AS CORES DO HIDROGÊNIO

A matriz energética global está passando por uma transição. As indústrias estão substituindo os combustíveis fósseis por combustíveis renováveis, em um processo conhecido como a descarbonização da indústria. O hidrogênio é alternativa promissora para a descarbonização de setores como transporte, indústria e energia.

A DEX ENGENHARIA E CONSULTORIA LTDA comprometida com projetos ambientalmente sustentáveis reconhece que o hidrogênio é um fator importante neste processo e comenta neste blog as cores do hidrogênio.

O hidrogênio é um gás incolor, mas pode ser identificado por vários códigos de cores diferentes, que se referem ao método ou fonte usada para produzi-lo

O espectro de cores é usado para descrever como o hidrogênio é produzido e a quantidade de CO2 emitida no processo. Assim, embora todos os tipos de H2 tenham as mesmas propriedades químicas e físicas, não têm a mesma pegada de carbono. Isto tem implicações para o nosso ambiente e para a transição energética em curso à escala global.

Hidrogénio verde: o hidrogénio sustentável e sem carbono

 O hidrogênio verde é o termo usado para hidrogênio produzido por meio de eletrólise usando energia renovável (energia eólica, solar ou hidrelétrica). Os eletrolisadores usam uma reação eletroquímica para dividir a água em seus componentes de hidrogênio (H2) e oxigênio (O2) - emitindo zero emissões de gases de efeito estufa (GEE) no processo. O hidrogénio verde é a alternativa limpa aos combustíveis fósseis e tem enorme potencial como um facilitador crítico na transição global para uma economia com energia energia sustentável.

Hidrogênio azul: o hidrogênio de baixo carbono

A reforma a vapor é um processo por meio do qual a fonte de metano é submetida ao vapor d’água a altas temperaturas, entre 700°C e 1.000°C, sob uma pressão de entre 3 e 25 bar. No processo, uma primeira reação química ocorre entre o metano (CH₄) e o vapor d’água, produzindo um gás de síntese com hidrogênio (H2), monóxido de carbono (CO) e, em menor proporção, dióxido de carbono (CO₂). Na sequência, uma segunda reação, chamada de deslocamento gás-água (do inglês water gas shift – WGS), é realizada para maximizar a produção de H2 e eliminar o CO existente no gás de síntese da primeira reação, fazendo-o reagir, na presença de catalisadores, com o vapor d’água, ocasionando produção adicional de H₂ e de CO₂ . Finalmente, o gás resultante é submetido a um processo de adsorção para separação de impurezas, produzindo uma corrente final de gás composta essencialmente por H₂, como desejado.

O problema é que quantidades significativas de CO₂ são emitidas no processo de reforma. Considerando-se apenas a reação química resultante, seriam gerados 5,5 kg de CO₂ para cada quilo de H₂ produzido. Na prática, a proporção de CO₂ gerado é maior ainda, pois se trata de uma reação endotérmica, que requer energia (calor) externa ao processo para ocorrer. Por isso, dependendo da eficiência da fonte energética utilizada e da própria eficiência do processo de reforma a vapor do metano, pode-se produzir entre nove e 14 kg de CO₂ para cada quilograma de H₂ produzido, o que destaca a importância da utilização de tecnologias de captura, utilização e armazenamento de carbonon CCUS – Carbon Capture, Utilization and Storage.

Hidrogênio cinza: o processo tradicional

O hidrogénio cinzento é considerado o método “tradicional” de produção de H₂ e é atualmente a forma mais comum de produção de hidrogênio. Usando um processo de reforma a vapor, o hidrogênio cinza é produzido a partir do gás natural, mas sem capturar o dióxido de carbono no processo. Produz de 9 a 11 kg CO₂/kg H₂.

Hidrogênio preto (ou marrom): Gaseificação de carvão

No extremo oposto do espectro do hidrogênio verde está o hidrogênio preto provenientes de combustíveis fósseis. O hidrogênio é produzido a partir de carvão negro ou linhita através de um  processo de ‘gaseificação’. O processo produz altos níveis de dióxido de carbono (CO2) atingindo o nível de 18 a 20 kg CO₂/kg H₂.

Hidrogênio turquesa : Pirólise do metano

Outra alternativa de produção de hidrogênio a partir do gás natural cuja viabilidade econômica está sendo buscada se baseia na reação química de decomposição do metano, um processo também chamado de craqueamento, expressão que deriva do inglês cracking. Como requer elevadas temperaturas, é chamado mais especificamente de decomposição térmica, craqueamento térmico ou pirólise do metano. A reação de decomposição é realizada sob ausência de oxigênio, por isso, não ocasiona emissão alguma de CO2 nem de CO, gerando carbono elementar (carbono amorfo) em estado sólido e gás H₂. Se a fonte de energia utilizada no processo de decomposição térmica do metano não emitir CO₂, o hidrogênio produzido é o que vem sendo chamado de turquesa.

A pirólise ou decomposição térmica do metano é um processo por meio do qual uma fonte de calor gera temperaturas capazes de decompor as moléculas do metano – CH₄ – em duas moléculas de H₂ e um átomo de carbono sem que ocorra reação com nenhuma outra substância.

Hidrogênio rosa : Eletrólise com energia elétrica de energia nuclear

Este tipo de hidrogênio é menos comum do que outras formas de hidrogénio, principalmente devido a restrições generalizadas ao desenvolvimento futuro de usinas nucleares. Não produz CO_2.

Hidrogênio amarelo : Eletrólise da água com energia de fontes mistas

É produzido através eletrólise da água utilizando energia elétrica gerada por combustíveis fósseis e fontes renováveis. 

Necessitando de apoio para descarbonizar seu processo industrial ou gerar hidrogênio não hesite em contactar a DEX ENGENHARIA E CONSULTORIA LTDA.