{"id":91148,"date":"2024-08-15T07:12:00","date_gmt":"2024-08-15T10:12:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ufrgs.br\/jornal\/?p=91148"},"modified":"2024-08-15T08:47:50","modified_gmt":"2024-08-15T11:47:50","slug":"tecnologia-e-impactos-da-energia-limpa-h2v","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ufrgs.br\/jornal\/tecnologia-e-impactos-da-energia-limpa-h2v\/","title":{"rendered":"Tecnologia e impactos da energia limpa H2V"},"content":{"rendered":"\n

Artigo | Jerusa Pacheco Sampaio, doutoranda na Engenharia, aborda os desafios para o desenvolvimento do Hidrog\u00eanio Verde, promissora fonte de energia alternativa aos combust\u00edveis f\u00f3sseis<\/h4>\n\n\n\n

*Por Jerusa Pacheco Sampaio
*Ilustra\u00e7\u00e3o:\u00a0Bruno Lopes<\/a>\/\u00a0Programa de Extens\u00e3o Hist\u00f3rias e Pr\u00e1ticas Art\u00edsticas, DAV-IA\/UFRGS<\/em><\/p>\n\n\n\n

\u201cDescarbonizar o planeta\u201d \u00e9 a grande meta que pa\u00edses ao redor do mundo estabeleceram at\u00e9 2050. O impulso para mitigar as mudan\u00e7as clim\u00e1ticas tem conduzido a esfor\u00e7os substanciais na busca por um futuro energ\u00e9tico mais sustent\u00e1vel, sendo assim o hidrog\u00eanio uma alternativa promissora aos combust\u00edveis f\u00f3sseis. Sua versatilidade e capacidade de armazenar e liberar energia de forma limpa, com a possibilidade de produzir \u00e1gua como \u00fanico subproduto, o tornam essencial na transi\u00e7\u00e3o para um sistema energ\u00e9tico de baixo carbono. Uma abordagem particularmente promissora \u00e9 o conceito de Hidrog\u00eanio Verde (H2V), que envolve a produ\u00e7\u00e3o do g\u00e1s por meio de processos sustent\u00e1veis.<\/p>\n\n\n\n

O H2V \u00e9 produzido com a utiliza\u00e7\u00e3o de fontes renov\u00e1veis, como solar e e\u00f3lica. Duas t\u00e9cnicas principais s\u00e3o empregadas para a produ\u00e7\u00e3o de H2V: eletr\u00f3lise e fotocat\u00e1lise. Na eletr\u00f3lise da \u00e1gua, uma corrente el\u00e9trica \u00e9 aplicada a uma solu\u00e7\u00e3o aquosa por meio de dois eletrodos (c\u00e1todo e \u00e2nodo) conectados a uma fonte de energia el\u00e9trica externa, decompondo a \u00e1gua em seus constituintes hidrog\u00eanio e oxig\u00eanio.<\/p>\n\n\n\n

Por requerer uma fonte externa de energia para impulsionar a rea\u00e7\u00e3o eletroqu\u00edmica, esse processo \u00e9 energeticamente dispendioso. Por outro lado, a fotocat\u00e1lise permite a produ\u00e7\u00e3o de H2V com a utiliza\u00e7\u00e3o da luz solar como fonte de energia. Nesse processo, um semicondutor fotossens\u00edvel, geralmente di\u00f3xido de tit\u00e2nio (TiO2), \u00e9 empregado como catalisador para absorver a luz solar e gerar pares de el\u00e9trons e lacunas. Esses portadores de carga s\u00e3o ent\u00e3o utilizados para promover a rea\u00e7\u00e3o de redu\u00e7\u00e3o do pr\u00f3ton (H+) na superf\u00edcie do catalisador, resultando na produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio molecular (H2).<\/p>\n\n\n\n

A fotocat\u00e1lise pode ainda ser combinada ao processo de eletr\u00f3lise, utilizando materiais fotossens\u00edveis nos eletrodos (c\u00e1todo e \u00e2nodo), o que reduz os custos energ\u00e9ticos do processo. Essa combina\u00e7\u00e3o de tecnologias \u00e9 conhecida como fotoeletrocat\u00e1lise.<\/p>\n\n\n\n

As abordagens tecnol\u00f3gicas de engenharia de nanomateriais prop\u00f5em diversas alternativas para melhorar o desempenho dos semicondutores na fotoeletrocat\u00e1lise para a produ\u00e7\u00e3o de H2V. Por meio da cria\u00e7\u00e3o de nanoestruturas com uma \u00e1rea superficial aumentada, da modifica\u00e7\u00e3o precisa de propriedades eletr\u00f4nicas (band gap) para uma melhor absor\u00e7\u00e3o da luz solar e do aprimoramento da efici\u00eancia qu\u00e2ntica pelo confinamento qu\u00e2ntico, \u00e9 poss\u00edvel aumentar a efici\u00eancia da rea\u00e7\u00e3o de divis\u00e3o da \u00e1gua.<\/p>\n\n\n\n

\n

Al\u00e9m disso, a nanotecnologia permite a estabiliza\u00e7\u00e3o de catalisadores, prolongando sua vida \u00fatil e tornando o processo mais econ\u00f4mico e sustent\u00e1vel. Essas inova\u00e7\u00f5es t\u00eam o potencial de impulsionar a produ\u00e7\u00e3o de H2V, contribuindo para um futuro energ\u00e9tico mais sustent\u00e1vel.<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Al\u00e9m do hidrog\u00eanio Verde, existem outras classifica\u00e7\u00f5es para o hidrog\u00eanio, dependendo do impacto ambiental de sua produ\u00e7\u00e3o. O hidrog\u00eanio Cinza \u00e9 gerado a partir de g\u00e1s natural por meio de processos de reforma a vapor, resultando em emiss\u00f5es de CO2. O hidrog\u00eanio Azul \u00e9 produzido tamb\u00e9m a partir de g\u00e1s natural, mas utiliza tecnologias de captura de carbono para mitigar as emiss\u00f5es de CO2, sendo considerado uma op\u00e7\u00e3o mais limpa que o hidrog\u00eanio Cinza. Por fim, o hidrog\u00eanio Marrom \u00e9 produzido a partir de carv\u00e3o, gerando grandes emiss\u00f5es de CO2, sendo o tipo mais poluente de hidrog\u00eanio.<\/p>\n\n\n\n

Em um contexto geral, a utiliza\u00e7\u00e3o de energias renov\u00e1veis, como o H2V, promete atender \u00e0s crescentes necessidades energ\u00e9ticas em um mundo com um enorme crescimento populacional, evitando o esgotamento de nossos recursos naturais e a degrada\u00e7\u00e3o do ambiente. Mas, embora tenham experimentado um not\u00e1vel crescimento nos \u00faltimos anos, essas tecnologias ainda enfrentam desafios, como baixa efici\u00eancia, custos elevados, limita\u00e7\u00f5es de materiais e dificuldades de escalabilidade.<\/p>\n\n\n\n

Al\u00e9m dos desafios tecnol\u00f3gicos para a redu\u00e7\u00e3o de emiss\u00f5es dos gases de efeito estufa, os desafios tangentes ao desenvolvimento social e \u00e0 seguran\u00e7a energ\u00e9tica devem ser levados em considera\u00e7\u00e3o. Globalmente existe uma enorme press\u00e3o para que as na\u00e7\u00f5es promovam a descarboniza\u00e7\u00e3o da sua produ\u00e7\u00e3o de energia. Contudo, a energia proveniente de fontes renov\u00e1veis \u00e9 intermitente, isto \u00e9, essas fontes n\u00e3o s\u00e3o capazes de produzir a mesma quantidade de energia de forma constante; por essa raz\u00e3o seria necess\u00e1rio um sistema robusto de armazenamento de energia para atender aos picos de demanda nos per\u00edodos de baixa produ\u00e7\u00e3o. As baterias, no entanto, ainda s\u00e3o muito caras. Dessa forma a press\u00e3o para priorizar apenas energias renov\u00e1veis pode impactar negativamente pa\u00edses mais pobres.<\/p>\n\n\n\n

Pressionar pa\u00edses pobres a alcan\u00e7ar emiss\u00f5es de carbono zero muito rapidamente pode ser injusto e impratic\u00e1vel. Muitos desses pa\u00edses ainda est\u00e3o em desenvolvimento e dependem muito dos combust\u00edveis f\u00f3sseis para seu crescimento econ\u00f4mico e necessidades b\u00e1sicas de energia. A transi\u00e7\u00e3o para fontes de energia mais limpas pode ser custosa, exigindo investimentos significativos em infraestrutura e tecnologia. <\/p>\n\n\n\n

H\u00e1 de se considerar tamb\u00e9m que os maiores respons\u00e1veis pela demanda energ\u00e9tica no mundo s\u00e3o os pa\u00edses altamente industrializados e populosos, com uma alta demanda por energia para sustentar seu desenvolvimento econ\u00f4mico e social; por ali \u00e9 imprescind\u00edvel iniciar a descarboniza\u00e7\u00e3o de uma forma mais r\u00edgida. Em contrapartida, conectar milh\u00f5es de lares nos pa\u00edses mais vulner\u00e1veis, mesmo com energia proveniente do carv\u00e3o, representaria apenas uma fra\u00e7\u00e3o m\u00ednima das emiss\u00f5es globais. Para os mais desfavorecidos, a verdadeira urg\u00eancia \u00e9 o acesso \u00e0 eletricidade, independentemente do tipo de fonte de energia utilizada.<\/p>\n\n\n\n

A principal quest\u00e3o que se deve ter em mente \u00e9 de que a transi\u00e7\u00e3o energ\u00e9tica n\u00e3o ocorrer\u00e1 em um caminho linear e que, antes da total elimina\u00e7\u00e3o dos combust\u00edveis emissores de carbono, a matriz energ\u00e9tica precisar\u00e1 passar por uma diversifica\u00e7\u00e3o que permita suprir a crescente demanda por energia. Para isso, o hidrog\u00eanio, em suas diversas cores, pode ser um importante aliado, ainda que o objetivo seja promover a transi\u00e7\u00e3o para o uso de hidrog\u00eanio Verde e Azul, reduzindo gradualmente a depend\u00eancia de fontes mais poluentes.<\/p>\n\n\n\n

\n\n\n\n

Jerusa Sampaio<\/a> \u00e9 engenheira mec\u00e2nica e mestre em Engenharia na \u00e1rea de Ci\u00eancia e Tecnologia dos Materiais. Desenvolve sua tese de doutorado no Laborat\u00f3rio de Pesquisa em Corros\u00e3o (LAPEC), executando atividades de gest\u00e3o e desenvolvimento de projeto que visa ao aprimoramento e \u00e0 caracteriza\u00e7\u00e3o de nanomateriais avan\u00e7ados para a produ\u00e7\u00e3o e estocagem de Hidrog\u00eanio, sob o edital do Conselho Nacional de Pesquisa, Desenvolvimento e Inova\u00e7\u00e3o em Apoio ao Programa Combust\u00edvel do Futuro e \u00e0 Iniciativa Brasileira do Hidrog\u00eanio (IBH2 MCTI – Processo: 405721\/2022-6).<\/p>\n\n\n\n

\n\n\n\n

“As manifesta\u00e7\u00f5es expressas neste ve\u00edculo n\u00e3o representam obrigatoriamente o posicionamento da UFRGS como um todo.”<\/em><\/p>\n\n\n\n

\n\n\n\n
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