O hidrogênio verde, gerado a partir de fontes renováveis de energia, vem ganhando cada vez mais destaque como substituto dos combustíveis fósseis na transição energética global para fontes energética mais limpas. A inovação, que tem a característica de poder ser transportável de um lugar para outro, possui diversas rotas de produção conhecidas, sendo mais a empregada atualmente a que utiliza como insumo o gás natural fóssil e neste caso o hidrogênio é classificado como cinza. No intuito de buscar a descarbonização da produção de hidrogênio, aumenta a corrida pelo desenvolvimento de rotas para o hidrogênio verde, com insumos como o biogás e biometano, etanol, biomassas, e fontes de energia elétrica renováveis, como solar, eólica e hidráulica.
Pelo fator preço, o gás natural ainda é a matéria-prima mais consistente para o hidrogênio por isso o biogás e o biometano podem integrar esse processo de forma a descarbonizar essa rota, sem aumento de preço e utilizando exatamente a mesma infraestrutura. Com a grande vantagem da produção descentralizada, em qualquer lugar onde houver biomassa disponível, o biogás pode promover a integração de novos mercados consumidores. E o Brasil pode ganhar protagonismo nesse uso.
Para debater as possibilidades do biogás e do biometano nesse “admirável mundo novo” do hidrogênio verde, a ABiogás promoveu o webinar “Hidrogênio verde a partir do biogás” no dia 20 de abril. O evento reuniu Monica Saraiva Panik, diretora de Relações Institucionais da Associação Brasileira do Hidrogênio (ABH2); Helton Alves, professor da Universidade Federal do Paraná (UFPR) e diretor técnico e científico da ABH2; Daniel Lopes, diretor Comercial da Hytron; Caio Mogyca, diretor de Desenvolvimento de Negócios da Air Liquide; e Ansgar Pinkowski, gerente de Inovação e Sustentabilidade da Câmara de Comércio e Indústria Brasil-Alemanha (AHK). A moderação ficou a cargo da gerente Executiva da ABiogás, Tamar Roitman.
Os especialistas, de variados segmentos e diferentes posições no mercado, analisaram o potencial do biogás e o biometano na rota do hidrogênio verde. Mesmo com diferentes avaliações, todos concordam que o Brasil é privilegiado por ter tantas opções e abundância de fontes renováveis e vislumbram para os dois biocombustíveis um papel-chave no ganho de escala do combustível verde.
Hidrogênio como mais uma oportunidade para o setor
Monica Panik, da ABH2, chamou a atenção para o papel do hidrogênio verde no movimento de transformação energética mundial. A mobilização se baseia nas metas ambientais estabelecidas no Acordo de Paris. Para atingi-las, será crucial descarbonizar grande parte do sistema energético global, reduzindo o uso de combustíveis fósseis e intensificando as fontes renováveis de energia.
“O hidrogênio deixou de ser um combustível aplicável apenas ao segmento de transportes. Abriu-se um leque na economia para seu uso em sete setores”, explicou a executiva. Assim, o produto ganha espaço na instalação e integração de fontes renováveis de energia; no armazenamento energético; na geração descentralizada/distribuída de energia; na descarbonização do setor industrial e de construção, além do próprio setor de transportes; e como matéria-prima limpa para a indústria.
Atualmente, os líderes mundiais no investimento e produção de hidrogênio verde, segundo Panik, são os Estados Unidos, o Japão, os Países Baixos e a Alemanha. “Há várias aplicações do produto, em geradores estacionários, veículos. Todos os setores estão sendo contemplados, como o marítimo e na mistura com o gás natural. E o hidrogênio está abrindo novos negócios para o setor elétrico, com tecnologias chamadas ‘Power to X’, que usa a energia elétrica para produzir gases, como a eletrólise da água, que libera hidrogênio e oxigênio”, explicou ela.
Uma grande tendência são os hubs de hidrogênio verde, que combina produção do combustível, sua distribuição e seu uso em variados setores da economia. No Brasil, já foram lançados dois hubs. Um deles é em Pecém, no Ceará, com capacidade de 5 GW de eletrólise e produção de 900 mil toneladas anuais do produto. O outro é no Porto do Açu, no Rio de Janeiro, com capacidade de 300 MW para a produção de 250 mil toneladas de amônia verde por ano.
“Esses hubs estão atraindo muitos investimentos porque a cadeia do hidrogênio verde é muito ampla. Ela inclui desde a área de renováveis, passando pela área de equipamentos, como os eletrolisadores, e de consumidores do produto”, reforçou a diretora da ABH2.
Quanto ao biogás, Panik disse que o combustível é um dos grandes potenciais do Brasil para a produção do hidrogênio verde. Afinal, já existe um mercado consolidado do biogás e do biometano no país. Segundo números da ABiogás, somente nos setores sucroenergético, agrícola, de proteína animal e de saneamento, o potencial de produção anual atinge 44,1 bilhões de Nm3.
“E quando falamos em produzir hidrogênio a partir do biogás não queremos dizer que vamos deixar de usar o biogás para outros fins, como a produção de energia elétrica e de biometano combustível. O hidrogênio é uma oportunidade adicional às já existentes. E o aproveitamento de resíduos é facilitado pela centralização dos processos de produção”, frisou a executiva.
Reforma a seco do biogás
O professor Helton José Alves, coordenador do Laboratório de Materiais e Energias Renováveis (LABMATER) da UFPR, abordou o processo de reforma do biogás para a produção do hidrogênio verde. O especialista destacou inicialmente um comparativo entre os custos do hidrogênio à base de biomassa e do produto gerado a partir da energia eólica e solar, via eletrólise.
“O nível de emissões das três tecnologias é bastante similar. Contudo, o custo do produto gerado a partir de biomassa é inferior ao gerado por eólica e por solar. Isso se dá sobretudo por conta do baixo custo das matérias-primas”, explicou Alves.
Apresentando a diversidade de rotas de produção do hidrogênio, o professor da UFPR chamou atenção para a biomassa, sobretudo as que se utilizam de processos fermentativos. “E neste ponto o Brasil é muito rico. Temos diversas possibilidades principalmente com o etanol e o biogás. São fontes promissoras, seja pelo volume de produção, pela organização dos setores, a localização das plantas de produção”, complementou.
Lembrando que o LABMATER já trabalha há oito anos com a reforma a seco do biogás para gerar hidrogênio, o especialista destacou que usa o biogás parcialmente tratado para a obtenção do que chama de gás de síntese, que são uma mistura de hidrogênio e monóxido de carbono (CO).
Alves também trouxe dados da ABiogás que mostram que apenas 4% do potencial brasileiro de biogás é explorado. Além disso, mostrou o quanto o energético poderia render de hidrogênio, caso fosse totalmente aproveitado. “Se escolhermos a reforma a seco do biogás, seremos capazes de produzir 60 bilhões de m3 anuais de hidrogênio. Hoje isso equivaleria a nada menos que 8% da produção mundial do produto”, destacou.
O uso do biogás na obtenção do hidrogênio verde, porém, ainda precisa vencer alguns desafios. Um deles, segundo o coordenador do LABMATER, é ampliar as tecnologias de purificação do biogás disponíveis no Brasil, barateando seus custos. Outra barreira a ser vencida é evoluir na produção descentralizada do hidrogênio a partir do biogás, assim como na construção e operação de sistemas de obtenção de hidrogênio adaptadas a menores escalas.
Biometano dobra produção de hidrogênio
A Hytron é uma empresa do grupo alemão NEA que desenvolve tecnologias inovadoras para os setores de energia e gases industriais, com especial foco no hidrogênio. Por isso, Daniel Lopes trouxe ao webinar soluções desenvolvidas pela companhia para produção e purificação do hidrogênio verde. Antes, reforçou a fala de Monica Panik sobre o produto como uma nova oportunidade para o segmento do biogás no país.
“Temos condições de aproveitar insumos locais para a produção regional de hidrogênio, usando as competências de cada região. Diante disso é que pensamos no hidrogênio como um vetor energético, ou seja, que traz agregado a ele diversas fontes para a sua produção. Um exemplo que destaco é a mobilidade. Se um caminhão movido a hidrogênio sair do sul ao norte do país conseguimos produzir esse combustível de forma descentralizada, a partir de cada vocação regional. Para o veículo é indiferente se o hidrogênio será produzido com biogás no Sul, com etanol no Sudeste, com eólica e solar no Nordeste. O caminhão continuará tendo emissão zero de gases poluentes ou de efeito estufa”, explicou.
A empresa, que tem parceria com o LABMATER/UFPR, já dispõe de tecnologia para a obtenção de hidrogênio verde a partir do biometano. Contudo, também desenvolveu soluções que utilizam o etanol, a eletrólise e outras rotas. No caso do biometano, a empresa oferece equipamentos instalados em contêineres para produzir o combustível verde, inclusive em estado ultrapuro. Cada módulo tem produções certificadas de mais de 350 Nm3 de H2 por hora, segundo Lopes.
A solução da Hytron utiliza 4,85 Nm3 de biometano, 35 litros de água e 4,71 kWh de energia elétrica para produzir um quilo de hidrogênio. “São números importantes, porque, diferentemente dos sistemas de eletrólise, os sistemas de reforma consomem muito pouca eletricidade, da ordem de dez vezes menos. E para cada 0,45 Nm3 de biometano, conseguimos gerar 1 Nm3 de hidrogênio, ou seja, mais que dobramos a produção”, explicou o executivo.
Reformadores de biogás na cadeia de fornecimento
O fornecimento de hidrogênio como combustível veicular – são mais de 70 estações de abastecimento – já é realidade para a Air Liquide, uma das líderes mundiais na produção de gases, tecnologias e serviços para a indústria e o setor de saúde. Presente em 78 países, com 64,5 mil colaboradores e mais de 3,8 milhões de clientes e pacientes, a empresa investe no energético como parte de sua estratégia de atuar no combate às mudanças climáticas e acelerar a transição energética.
De acordo com Caio Mogyca, da Air Liquide, mais de 8 bilhões de euros vão ser investidos pelo grupo até 2035 no desenvolvimento da cadeia de hidrogênio verde. Isso se dará por meio de plantas de captura de CO2, eletrolisadores, desenvolvimento da cadeia fornecedora – que inclui reformadores para o biogás – e aquisições. Assim, a companhia espera nesse período temporal triplicar as vendas do combustível, hoje na casa dos 2 bilhões de euros, para mais de 6 bilhões de euros.
“Estamos trabalhando em toda a cadeia de hidrogênio com pesquisas, equipamentos e na comercialização do combustível. O hidrogênio é produto que mais vem crescendo na carteira de gases da empresa”, reforça o executivo.
Para atingir suas metas de redução de emissões, de 35% até 2035 e de se tornar neutra em carbono em 2050, a empresa assumiu o compromisso de descarbonizar sua produção para ofertar de forma competitiva o hidrogênio verde em larga escala. E também pretende atuar como facilitador-chave no que chama de “sociedade do hidrogênio”, com base nos ativos, tecnologias e experiência desenvolvidos pela companhia.
A cadeia global de hidrogênio da Air Liquide inclui uma planta de liquefação de hidrogênio que produz o combustível verde a partir de biometano. Entre outros projetos, a companhia ainda dispõe de três plantas de eletrólise, na Dinamarca (1,2 MW), no Canadá (20 MW) e na França (200 MW); plantas de captura de carbono na França e nos Países Baixos; e um projeto de hidrogênio para redução de carbono na indústria de aço alemã, em parceria com a ThyssenKrupp. Com isso, a empresa vem produzindo 1,2 milhão de toneladas anuais de hidrogênio.
Mogyca ainda lembrou que a companhia é também uma grande produtora de biometano. São cerca de 100 unidades de produção desse combustível que utilizam tecnologia desenvolvida pela Air Liquide. “Além de vendermos a tecnologia de membranas para a purificação do biogás em biometano, operamos 15 unidades de produção do energético. A maior parte delas está instalada nos Estados Unidos.”
O executivo disse que a Air Liquide vislumbra duas estratégias de produção de hidrogênio verde a partir do biogás. Uma delas é com a injeção direta do biometano em um reformador de rota úmida, como mencionado por Helton Alves, da UFPR. Nesse sentido, Mogyca reforça que a melhor alternativa seria conectar diretamente a planta de conversão de biogás em biometano ao reformador, para haver a possibilidade de capturar o CO2 gerado no processo.
Assim como os demais debatedores, o diretor da Air Liquide listou a operação descentralizada como um dos principais benefícios do biogás na obtenção do combustível verde. Outra vantagem nesse processo é a redução com o custo de transporte do hidrogênio, que hoje pesa bastante no valor final do produto.
Mas há desafios. “Um deles está na produção de biometano versus a demanda do reformador. Há pouca oferta de reformadores de baixa capacidade Há na Europa reformadores de até 180 mil Nm3 por hora, o que não seria possível com o sistema de biodigestão.
Para contornar esses problemas, o executivo explicou a outra estratégia possível: a injeção indireta de biometano equivalente, que está em aplicação em plantas norte-americanas da Air Liquide. Assim, a partir de diversas fontes do biogás, faz-se sua purificação para o biometano, que é injetado na rede de gás natural, combustível que vem dominando a obtenção de hidrogênio.
Nessa situação, alertou Mogyca, a limitação ficaria por conta da disponibilidade de redes de gasodutos.
O “verde” da biomassa e as dúvidas internacionais sobre o Brasil
A Alemanha é um dos líderes mundiais na produção de hidrogênio. Há quase um ano, em junho de 2020, o país lançou sua política estratégica em relação ao combustível. Por isso, a experiência germânica vem se tornando referência mundial para o desenvolvimento da cadeia produtiva do energético.
Ansgar Pinkowski, gerente da Câmara de Comércio e Indústria Brasil-Alemanha (AHK), abordou o debate internacional em torno do hidrogênio. E quando se trata do uso de biomassa para a obtenção do energético, o executivo disse que há uma grande discussão sobre qual seria a “cor” do hidrogênio produzido a partir dessa matéria-prima.
“É fato que o hidrogênio de biomassa é carbono neutro. Ou seja, o carbono emitido na produção de biogás, por exemplo, é capturado no crescimento da biomassa. Mas existe uma discussão muito grande sobre o aterro sanitário, por exemplo. Pode ser considerado biomassa? Usar esses resíduos é produzir hidrogênio verde? E o que acontece se não aproveitarmos isso?”, questionou.
Como bom exemplo, o gerente da AHK cita o Renovabio, programa pioneiro no Brasil na precificação do carbono emitido pelos combustíveis fósseis. Para Pinkowski, o Renovabio apresenta muitos controles de sustentabilidade e precisa ser mais divulgado no exterior como uma iniciativa governamental de controle das emissões de gases de efeito estufa.
A exportação de hidrogênio foi mencionada pelo executivo como um dos principais pontos que vêm sendo colocados para desenvolver a cadeia produtiva do combustível. Entretanto, a estratégia para a biomassa pode ser diferente, segundo Pinkowski.
“A internacionalização do hidrogênio verde a partir da biomassa não deve ser o ponto de partida dos projetos. Ao contrário, é preciso usar o combustível a biomassa para estimular o consumo interno. Com isso, conseguimos gerar demanda, melhorar nossa tecnologia e industrializar ainda mais a produção de hidrogênio com biomassa. Assim, o Brasil pode mostrar para o mundo inteiro que pode ser líder nessa corrente tecnológica.”
A demanda interna pode ser desenvolvida em diversas frentes, segundo Pinkowski. Além da mobilidade, com o setor de transportes, e de substituição de carbono em segmentos industriais, é possível pensar no uso do hidrogênio verde para a produção de fertilizantes. Hoje o Brasil importa praticamente todos os fertilizantes que consome.
“Por causa do alto preço do gás natural, a produção de hidrogênio é muito cara, e isso também encarece a produção de amônia. Por isso, é muito mais vantajoso para o agricultor brasileiro importar os fertilizantes prontos do que produzi-los no país.”
Lembrando que a função da AHK é atuar na articulação e na criação de parcerias entre empresas brasileiras e alemãs, Pinkowski mencionou a criação da Aliança Brasil-Alemanha de Hidrogênio Verde, no ano passado. Desde então, a câmara vem participando de vários webinares e desenvolvendo diversos eventos sobre o tema.
Outro resultado desse trabalho é o desenvolvimento de um portal sobre hidrogênio verde no Brasil, que será lançado no dia 25 de maio. O projeto pretende concentrar todas as informações necessárias para os interessados no combustível.
“O portal vai apresentar desde informações básicas sobre hidrogênio verde, passando por eventos, financiamento, regulação, normatização e lista de projetos. Também haverá uma área na qual empresas poderão se cadastrar, tanto aquelas que querem trabalhar com o combustível como as que buscam soluções para sua produção”, detalhou o gerente da AHK.
Para Tamar Roitman, da ABiogás, o webinar foi um pontapé inicial para que o biogás e o biometano sejam considerados nos estudos envolvendo a produção de hidrogênio verde.
“O interesse no tema foi muito grande. Tivemos muitos inscritos no webinar, o que comprova que o assunto do hidrogênio verde está em alta. A participação do público foi intensa, com muitas questões pertinentes ao papel do biogás e do biometano nessa cadeia produtiva. Nem todos sabem que esses combustíveis podem ser usados para produzir o hidrogênio verde. A eletrólise ganha destaque nesses debates, mas o biogás tem pegada de carbono neutra e pode, sim, ser uma excelente alternativa, por ser um recurso ainda mais renovável do que as energias eólica e solar”, avalia ela.
O webinar completo pode ser assistido no canal da ABiogás no YouTube ou clicando neste link.
