Hidrogênio, um vetor energético essencial na transição para uma economia descarbonizada

Nas últimas décadas, a população mundial cresceu dramaticamente. Em meados de novembro de 2022, a população chegou a 8 bilhões de habitantes, mais de três vezes o número em meados do século XX, e um quarto desse aumento ocorreu nos últimos 25 anos (11,3% somente na última década). Esse crescimento populacional veio acompanhado por um processo de industrialização como forma de impulsionar o desenvolvimento econômico. Ambos os elementos intensificaram significativamente a demanda por energia. Especificamente, nos últimos 25 anos, o consumo total de energia primária cresceu 57,8% (na última década, o aumento foi de 14,4% no total, e cerca de 80% da demanda global total foi atendida por combustíveis fósseis: carvão, petróleo e gás natural). 

Esse aumento no consumo de energia apresenta uma série de desafios que precisam ser enfrentados, entre eles a preocupação global com o impacto que a produção e o consumo de energia podem ter sobre as mudanças climáticas. 

De acordo com as Nações Unidas, os combustíveis fósseis, como carvão, petróleo e gás, são, de longe, os que mais contribuem para o aquecimento global, sendo responsáveis por mais de 75% do total das emissões globais de gases de efeito estufa e quase 90% de todas as emissões de dióxido de carbono. 

Outro desafio importante a ser enfrentado é o impacto da produção e do consumo de energia no meio ambiente, decorrente dos processos de poluição do ar e da água, do uso da terra, da necessidade de grandes áreas para a instalação e operação de usinas elétricas ou da gestão de resíduos, entre outros. As energias renováveis, que contribuem de forma decisiva para mitigar o impacto sobre o clima mencionado anteriormente, não estão isentas de produzir impactos ambientais (potencial uso extensivo da terra, impactos sobre a flora e a fauna, etc.). 

Além disso, apresentam desafios em termos de acumulação e armazenamento da energia produzida, devido à variabilidade da geração. 

Por fim, a atual matriz energética representa um desafio geopolítico para os países dependentes de energia proveniente de combustíveis fósseis que não dispõem desses recursos naturais, o que pode comprometer a segurança energética. 

Tudo isso levou a uma exploração contínua de fontes de energia adicionais para transformar o mix energético e aumentar a eficiência energética, buscando mitigar os efeitos negativos derivados da produção, do transporte e do uso de energia. Nesse sentido, as energias renováveis (excluindo a geração hidrelétrica) tiveram o maior crescimento na geração de eletricidade. A produção de eletricidade a partir de energias renováveis aumentou mais de 18 vezes desde o início do século XXI e, embora nem todas as áreas geográficas tenham desfrutado do mesmo impulso (vide figura), globalmente elas representaram 14% da produção de eletricidade em 2022, superando a energia nuclear, que representou 9%. No entanto, o carvão e o gás ainda continuam sendo as maiores fontes de energia, respondendo por 35% e 23% da produção, respectivamente.

Geração total de eletricidade por área geográfica e porcentagem de fontes renováveis no mix de cada região em 2022

Nesse contexto, o hidrogênio, um gás comumente consumido em processos industriais, está se tornando muito importante devido à sua capacidade de atuar como um vetor energético decisivo (já que pode ser usado para armazenar e transportar energia para posterior liberação). Estudos recentes indicam que 60% das reduções de emissões poderiam vir da geração renovável combinada com hidrogênio verde. Portanto, há um consenso sobre o papel fundamental que o hidrogênio verde pode desempenhar no acompanhamento dessa transição energética, melhorando a integração das próprias energias renováveis ou até mesmo atuando como uma solução de descarbonização em alguns setores (transporte, processos industriais etc.). 

O objetivo desta publicação é fornecer uma compreensão do hidrogênio, explicando os tipos existentes, sua cadeia de valor e os principais desafios que ele apresenta, além de analisar um estudo de caso concreto para ilustrar de forma prática como é possível aproveitar as ferramentas analíticas para enfrentar alguns dos desafios do seu processo de adoção, como a seleção do local ideal para o desenvolvimento de novos projetos.