Não há um único caminho para a descarbonização, e a frase familiar "transição energética" reconhece que o progresso é alcançado um passo por vez.
Para atender à crescente demanda pela redução de gases de efeito estufa, as empresas estão procurando adotar o hidrogênio sustentável como uma fonte de energia flexível e infinitamente renovável.
O hidrogênio está ganhando força devido ao alto grau de flexibilidade de sua obtenção e usos. Ele não pode apenas ser derivado de fontes tradicionais baseadas em hidrocarbonetos, como petróleo, gás ou carvão, mas também pode ser obtido usando energia renovável eólica e solar por meio de um processo chamado eletrólise.
As diferentes maneiras de se obter o hidrogênio e o perfil de emissões relacionado na produção são, normalmente, classificados por cor. Por exemplo, hidrogênio renovável ou "H2 verde" é derivado de fontes puramente renováveis sem emissões, enquanto o "hidrogênio cinza" é derivado de fontes à base de carbono cujas emissões são liberadas na atmosfera. A fonte descarbonizada ou "H2 azul" também é proveniente de hidrocarbonetos (normalmente, gás natural limpo) e tem a vantagem da captura de carbono, o que impede que as emissões cheguem à atmosfera.
Apesar das recentes flutuações de preços, a infraestrutura de gás natural fornece um acelerador para a economia do hidrogênio. Com uma grande oferta de recursos naturais, há a oportunidade de converter moléculas de gás em hidrogênio mais próximo de onde é necessário.
O hidrogênio obtido de forma renovável é o mais desejável do ponto de vista da sustentabilidade ambiental, pois o carbono nunca entra no fornecimento de energia. Mas a infraestrutura necessária para gerar a ampla adoção do hidrogênio de fontes sustentáveis não está implementada e isso demorará para acontecer. Esperar por essa infraestrutura inibirá ainda mais a capacidade do mundo de cumprir as metas de descarbonização para a neutralidade de carbono.
Por outro lado, a infraestrutura de gás natural existente é vasta e fornece uma maneira rápida e segura de criar experiências usando hidrogênio em uma ampla gama de aplicações.
Há mais de 3 milhões de milhas de dutos de gás natural apenas nos Estados Unidos, e muitos milhões em todo o mundo. Apesar das recentes flutuações de preços, a infraestrutura de gás natural fornece um acelerador para a economia do hidrogênio. Com uma grande oferta de recursos naturais, há uma oportunidade de converter moléculas de gás em hidrogênio mais próximo de onde é necessário. E, ao contrário do hidrogênio cinza, o hidrogênio azul proveniente do gás natural inclui captura de carbono e processos de armazenamento subterrâneo permanente para evitar a liberação de CO2 na atmosfera.
Hoje, a maior parte do hidrogênio produzido, tanto nos Estados Unidos como no mundo, é feita pela reforma a vapor do metano, um processo de produção maduro no qual vapor de alta temperatura é usado para produzir hidrogênio usando uma fonte de metano, como gás natural. Sem a tecnologia de captura de emissões, o processo de reforma do gás natural libera grandes quantidades de carbono na atmosfera. Para tornar o hidrogênio mais sustentável, os fabricantes precisam lidar com as emissões dessa via de produção. Esta é uma peça fundamental para as indústrias que adotam um plano de transição de energia limpa hoje, ao mesmo tempo em que desenvolvem soluções verdes de longo prazo para o futuro.
O processo de reforma a vapor do metano é dividido em três fases. Primeiro, o gás natural reage com vapor, pressão e um catalisador para produzir hidrogênio, monóxido de carbono e uma pequena quantidade de dióxido de carbono. Na próxima fase, conhecida como "reação de mudança água-gás", o vapor e o monóxido de carbono reagem com um catalisador para produzir dióxido de carbono e mais hidrogênio. Na fase final, o hidrogênio puro é criado por meio da "adsorção de oscilação de pressão", em que o dióxido de carbono e outras impurezas são removidos. No processo tradicional de produção de hidrogênio cinza, o dióxido de carbono residual é liberado na atmosfera. Alternativamente, com o hidrogênio azul, a maioria das moléculas de dióxido de carbono são capturadas e devolvidas ao subsolo para armazenamento de longo prazo.
Com mais hidrogênio no mercado, a energia mais limpa pode ser adotada de várias maneiras. A mistura do suprimento de gás natural com hidrogênio renovável reduz as emissões gerais de gases de efeito estufa.
Na verdade, já existem atualmente tecnologias para gerar combustíveis de hidrogênio mais sustentáveis. As soluções de reformador de metano a vapor (SMR) da Emerson otimizam e estabilizam a operação do reformador para ajudar os produtores a melhorar a produtividade, reduzir a variabilidade, diminuir o uso de energia, reduzir as emissões e minimizar os riscos de segurança. Essas soluções incluem a instalação de medidores Coriolis da Micro Motion na alimentação de gás combustível ou gás natural para controlar a relação vapor-carbono. Esses medidores preservam a segurança, a vida útil do catalisador e os custos de energia. Como o hidrogênio é produzido em alta pressão, as válvulas de controle final e os reguladores da Emerson ajudam a manter um processo seguro e controlado. Para aumentar a eficiência geral e identificar vazamentos no sistema, a Emerson também usa a tecnologia de adsorção de oscilação de pressão (PSA). Essas soluções, juntamente com outras tecnologias da Emerson, incluindo digital twin, sistemas de controle e monitoramento e plataforma Plantweb Optics, podem ajudar as empresas a converter gás natural de forma eficiente e segura em hidrogênio azul.
Com mais hidrogênio no mercado, a energia mais limpa pode ser adotada de várias maneiras. Misturar o fornecimento de gás natural com hidrogênio renovável reduz as emissões gerais de gases de efeito estufa, e a adoção de hidrogênio azul também oferece uma oportunidade para alavancar ativos valiosos de energia e infraestrutura, incluindo reservas de combustíveis fósseis e dutos de gás natural.
Uma empresa que está trabalhando com o hidrogênio renovável é a fornecedora de energia canadense Enbridge. Com a ajuda da tecnologia da Emerson, a empresa é a primeira na América do Norte a usar eletricidade renovável para produzir hidrogênio livre de emissões. A Enbridge também tem misturado hidrogênio na infraestrutura de gás natural, em um programa piloto que está fornecendo energia mais limpa para 3.500 casas. Este projeto escalável é um exemplo de como o hidrogênio azul pode ajudar a criar economias locais de baixo carbono e um futuro energético mais sustentável.
Outro cliente da Emerson que está impulsionando a economia do hidrogênio é a BayoTech, com sede em Albuquerque, no Novo México. Fornecendo a cadeia de valor de hidrogênio de ponta a ponta, a BayoTech está inovando a forma como o hidrogênio é produzido, entregue e consumido. A geração varia desde a reforma a vapor do metano usando gás natural, gases de aterros e biogás agrícola e até fontes renováveis como energia eólica e solar.
No final de 2022, a BayoTech fez uma parceria com a Savock Farms na Escócia para desviar uma parte do biometano produzido por meio de uma rede de fornecimento local de processos de digestão anaeróbia para produção de hidrogênio. Usando a tecnologia da Emerson, o projeto da BayoTech pode produzir mil quilos, ou mais, de hidrogênio renovável por dia para abastecer veículos com emissão zero na região. Esse projeto replicável e escalável fornece aos consumidores locais acesso a hidrogênio carbono-negativo. O projeto também está diretamente alinhado com os planos da Escócia de implementar uma capacidade de, pelo menos, 5 gigawatts de produção de hidrogênio renovável e de baixo carbono até 2030.
Encontrar soluções criativas para integrar soluções energéticas mais limpas é uma vitória para empresas, decisores e consumidores. À medida que o mundo procura alcançar o Net Zero até 2050, o hidrogênio pode desempenhar um papel crítico na abordagem da necessidade global de energia mais limpa. O principal é remover barreiras para a adoção para que possamos "aprender fazendo", e ganhar confiança no hidrogênio como uma fonte de energia sustentável para o futuro.
