Produzindo Hidrogênio - a Produção em resumo.

Particularmente quando produzido a partir de eletricidade gerada de forma renovável, o hidrogênio é considerado um portador de energia do futuro. Mas outros métodos de produção ainda têm seu lugar na escala global. Não importa quão neutros sejam estes métodos e de que cor o hidrogênio é rotulado após a produção, suas propriedades químicas são as mesmas.

Os produtores de hidrogênio podem utilizar uma série de métodos de produção em escala industrial. Dependendo do processo de produção e da energia utilizada para a produção, ao hidrogênio são atribuídas diferentes cores que se referem ao impacto climático do método de produção em particular.

O Hidrogênio Verde é produzido por eletrólise da água, utilizando apenas eletricidade de fontes renováveis de energia (como a energia solar e eólica). Independentemente da tecnologia de eletrólise utilizada, a produção de hidrogênio verde é completamente livre de carbono. O método de produção é, portanto, neutro do ponto de vista climático.

O Hidrogênio Cinza é produzido a partir de combustíveis fósseis através da reforma a vapor. O CO₂ liberado na atmosfera durante o processo contribui para o efeito estufa. A produção de uma tonelada de hidrogênio gera cerca de dez toneladas de CO₂.

O Hidrogênio Azul é produzido da mesma forma que o hidrogênio cinza. Entretanto, o CO₂ produzido é capturado e armazenado permanentemente. Esta tecnologia é conhecida como Carbon Capture and Storage (CCS). Com esta tecnologia, o CO₂ produzido durante a reforma a vapor não entra na atmosfera. Portanto, este método também é neutro para o clima. Os efeitos a longo prazo do armazenamento de carbono ainda são desconhecidos.

O Hidrogênio Turquesa é produzido através da fissuração térmica do metano (pirólise do metano). Este processo produz carbono sólido. Para que o Hidrogênio Turquesa seja neutro em carbono, o calor fornecido ao reator de alta temperatura deve vir de fontes de energia renováveis e o carbono deve permanecer permanentemente preso.

Como o hidrogênio ocorre na natureza apenas na forma de compostos químicos, ele deve ser separado dos materiais de origem ricos em hidrogênio, utilizando a energia como catalisador. Essas matérias-primas podem ser gás natural e outros hidrocarbonetos, como petróleo bruto, biomassa, água, naturalmente, e outros compostos contendo hidrogênio. A energia elétrica, química ou térmica é então utilizada para separar os componentes dessas substâncias a fim de obter hidrogênio puro.

O princípio da eletrólise é simples: Ao aplicar uma tensão elétrica ao eletrolisador, a água (H₂O) é dividida em seus componentes: hidrogênio (H₂) e oxigênio (O). É assim que ele funciona:

• Em sua forma mais básica, um eletrolisador contém um cátodo (carga negativa), um ânodo (carga positiva) e uma membrana.
• O sistema inteiro também inclui bombas, exaustores, tanques de armazenamento, uma fonte de energia, um separador e outros componentes.
• A eletricidade corre no ânodo e no cátodo através da membrana de troca de prótons (PEM), causando a divisão da água em seus componentes de hidrogênio e oxigênio.
• As moléculas de hidrogênio são capturadas e coletadas.

O hidrogênio produzido pela eletrólise também pode ser convertido em gás metano em uma etapa de processo subsequente (CCU: Carbon Capture and Utilization). Este gás metano pode ser alimentado para a rede de gás e transportado aos consumidores. Alternativamente, ele pode ser armazenado em instalações de armazenamento de gás. A produção de metano sintético (SNG) resulta em água e calor como subprodutos.

Quase metade do hidrogênio produzido hoje ainda é produzido utilizando o método convencional de reforma a vapor do gás natural. Este método usa vapor para dividir o gás natural em hidrogênio e dióxido de carbono (CO₂). O CO₂ resultante pode ser armazenado (CCS: Carbon Capture and Storage) ou utilizado em processos industriais derivados (CCU: Carbon Capture and Utilization).

A Pirólise de Metano é uma tecnologia fundamentalmente nova, que divide o gás natural ou biometano diretamente em hidrogênio e carbono sólido em um reator de alta temperatura. Este método requer pouca energia em comparação. O carbono resultante, que é ligado em sua forma sólida, pode então ser processado posteriormente em escala industrial. O processo também pode utilizar biomassa como material fonte. E se ela funcionar com eletricidade a partir de energias renováveis, não são produzidos gases de efeito estufa.

As tecnologias power-to-x estão intimamente associadas ao método de produção do hidrogênio. Estas tecnologias nomeiam os conceitos energéticos que desempenharão um papel sustentável no futuro:

• Processos Power-to-x convertem eletricidade, água e CO₂ em outros produtos.
• Power-to-gas produz substâncias gasosas, tais como hidrogênio ou metano.
• Power-to-chem produz produtos químicos para processamento industrial.
• Power-to-fuel produz combustíveis sintéticos (os chamados e-fuels).

A produção de combustíveis gasosos ou líquidos consiste, portanto, em duas cadeias de produção: a produção de hidrogênio (power-to-gas) e a produção de metano ( power-to-liquid).

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