Hidrogênio verde enfrenta desafios para cumprir potencial energético

Em toda estrutura metálica das cidades, há um passado que envolve emissão de gases poluidores na atmosfera. Pontes, edifícios, carros e navios são exemplos de construções formadas por aço, elemento que libera grandes quantidades de dióxido de carbono (CO₂) ao ser produzido.

Preocupada com esse cenário, a engenheira química Patrícia Metolina pensou em uma solução para tornar as indústrias siderúrgicas mais eficientes e menos poluidoras: usar o chamado hidrogênio verde no processo de transformação do minério de ferro para o aço.

A pesquisa dela – vencedora do prêmio de teses da Universidade de São Paulo (USP) – é um dos exemplos de como o hidrogênio pode ser estratégico na transição energética necessária para enfrentar o aquecimento global.

“No caso, no Brasil, a gente não tem ainda essa tecnologia sendo desenvolvida nas nossas siderúrgicas. Mas nossas pesquisas mostram o potencial desse processo. Na Suécia, por exemplo, eles têm projeto piloto e conseguiram validar que ele pode ser usado industrialmente e ser comercializado. Há grandes siderúrgicas que estão investindo muito nessa tecnologia para conseguir produzir esse aço verde e conseguir abater as emissões de CO₂”, diz Patrícia.

De olho nesses potenciais, o Ministério de Minas e Energia (MME) e a Empresa de Pesquisa Energética (EPE) lançaram no início desta semana o Portal Brasileiro de Hidrogênio. A plataforma pública on-line pretende ampliar informações estratégicas sobre o setor de hidrogênio no Brasil e atrair novos investidores.

O hidrogênio verde é obtido a partir de energias renováveis, como as de matriz hidrelétrica, solar e eólica. De maneira simplificada, o processo envolve usar eletricidade em tanque de água (H₂O) para separar as moléculas de hidrogênio (H₂) e oxigênio (O₂).

O hidrogênio obtido pode ser transformado em combustível para aviões, embarcações e caminhões; para produção de amônia (NH3), principal matéria-prima de fertilizantes nitrogenados usados na agricultura; e para a fabricação do aço, como mostra a pesquisa de Patrícia Metolina.

Aço verde

Na indústria siderúrgica, tudo começa com a extração do minério de ferro da natureza. Ele pode se apresentar na forma de hematita (Fe2O3) ou magnetita (Fe3O4). Para obter o ferro (Fe) desse material, é preciso tirar os oxigênios da molécula. No modo tradicional, o minério de ferro é inserido em fornos de alta temperatura que usam coque de carvão. O resultado é a emissão de grandes quantidades de CO₂.

A indústria siderúrgica é responsável por cerca de um terço das emissões industriais de CO₂, segundo dados do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) e por aproximadamente 7% das emissões globais, conforme dados da Agência Internacional de Energia (IEA).

O método pesquisado por Patrícia envolve o hidrogênio verde em um tipo de reação química que dispensa o coque de carvão e a fusão do minério de ferro. O subproduto do processo deixa assim de ser o CO2 para ser apenas vapor de água.

“O Brasil tem um conjunto de vantagens que pode favorecer a produção de hidrogênio, porque na Europa ainda é muito caro. Eles não têm as mesmas condições naturais, como painéis solares e turbinas eólicas como a gente tem. Aqui, a gente poderia produzir o hidrogênio no Nordeste, por exemplo, onde há as eólicas eter uma siderúrgica próxima para consumir esse hidrogênio e fabricar um aço verde”, avalia Patrícia.

Potencial do hidrogênio

Estimativas da Hydrogen Council, consórcio de multinacionais interessadas na expansão do hidrogênio, apontam que a demanda global por hidrogênio deve aumentar cinco vezes até 2050. Em todo o mundo, o cálculo é de mais de 1.500 iniciativas de hidrogênio limpo em andamento, crescimento de sete vezes em três anos.

Dos investimentos anunciados, a América Latina é a que concentra o segundo maior volume: US$ 107 bilhões. E, nesse ponto, o fato de o Brasil se destacar pelo uso de energias renováveis aumenta as expectativas do setor sobre a produção do hidrogênio verde.

Atualmente, os países com maiores projetos de produção de hidrogênio verde no mundo são Alemanha, Arábia Saudita, Austrália, China, Chile, Espanha e Holanda.

A Associação Brasileira da Indústria do Hidrogênio Verde (ABIHV) destaca cinco projetos vinculados ao grupo que tem maior potencial econômico. Eles são liderados pelas empresas Fortescue, Casa dos Ventos, Atlas Agro, Voltalia e European Energy. Incluem produção de fertilizantes nitrogenados, amônia e metanol.

Para 2026, a expectativa é de 63 bilhões de investimentos para início dos projetos. A maior parte dos projetos está concentrada no Complexo de Pecém, no Ceará. Mas há outros em Uberaba, em Minas Gerais, e no Porto do Suape, em Pernambuco.

“O que a gente pode dizer é que o hype do hidrogênio verde, da amônia e do metanol passou e agora a gente tem projetos reais, assentados, que estão trabalhando seus fluxos de caixa, organizando as finanças para poder se colocar de pé. Então, o momento que a gente está passando é o momento em que você separa projetos fictícios de projetos reais”, disse Fernanda Delgado, diretora da ABIHV.

“A gente começa a ter todo esse ecossistema montado, enquanto as empresas vão tomando sua decisão final de investimento e o Brasil deve começar a ter produção de amônia e metanol por volta de 2029 ou 2030”, complementou.

Desafios

Apesar de todo o potencial e do avanço das pesquisas, a implantação do hidrogênio verde ainda tem uma série de desafios pela frente. Entre os principais, costumam ser destacados pelos especialistas do setor: custos altos de produção por causa da infraestrutura e equipamentos (eletrolisadores) caros; falta de infraestrutura logística para transporte e armazenamento; necessidade de marco regulatório e tributário claro para atrair investimentos; e dependência do acesso à água para a eletrólise.

Os projetos desenvolvidos pela Universidade Federal do Rio Janeiro, por meio da Coordenação dos Programas de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia (Coppe/UFRJ), são um exemplo das dificuldades que o país tem enfrentado no setor.

Em agosto de 2023, foi inaugurada uma planta de produção de hidrogênio verde no campus da universidade. O projeto envolvia a produção de hidrogênio a partir da eletrólise da água, usando energia fotovoltaica. E, a partir daí, o uso do hidrogênio em processos industriais, em bicicletas movidas a H2, e em pilhas a combustível de óxido sólido.

A iniciativa contou com recursos da Cooperação Brasil-Alemanha para o Desenvolvimento Sustentável. E envolveu quatro laboratórios da Coppe: Laboratório de Transporte Sustentável (LabTS), Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão (LEMT), Núcleo de Catálise (Nucat), e Laboratório de Hidrogênio (LabH2).

Dois anos depois, os pesquisadores enfrentam dificuldades para fazer os projetos avançarem. A professora Andrea Santos, coordenadora do Laboratório de Transporte Sustentável (LabTS), explica que os problemas começam ainda na matéria-prima da produção de hidrogênio.

“A nossa primeira produção de hidrogênio não foi em uma qualidade boa. Não era um hidrogênio puro. Tinha uma contaminação nas amostras em torno de 3% de oxigênio. Isso para a aplicação, principalmente em mobilidade, não é adequado. Eu tenho que coletar água desmineralizada de um laboratório para abastecer os eletrolisadores, porque a água da Cedae [empresa privada de abastecimento de água no Rio de Janeiro] não é adequada”, explica Andrea.

A pesquisadora explica que há dificuldade para fazer a manutenção nos equipamentos. Dos nove eletrolisadores que vieram da Alemanha, dois estão com defeito e precisam ser enviados ao país europeu, que não quer bancar o transporte deles. Sem uma indústria nacional que produza esse tipo de equipamento, os custos em pesquisas ficam ainda mais restritos.

Por isso, no ano da COP30, quando a transição energética ganha mais espaço no país, a professora da Coppe/UFRJ espera que novos investimentos públicos e privados permitam o avanço das pesquisas no hidrogênio.

“Precisamos de recursos para fazer as manutenções, para publicar artigos, ter uma equipe trabalhando e operando a planta cinco vezes por semana. Faltam realmente investimentos para pesquisa, desenvolvimento, criação de normas técnicas, certificação e adequação da infraestrutura”, avaliou Andrea Santos.

“Existe esse entendimento de que é uma alternativa ainda cara, portanto, é mais confortável você manter as outras poluentes que já existem. Qualquer tecnologia no início vai custar mais caro. Mas a gente não tem mais como usar essa desculpa por conta da urgência de fazer a transição energética. Se tiver esse investimento, a tendência é essa tecnologia baratear e ficar mais competitiva. No caso do Brasil, a gente tem condição de produzir esse hidrogênio a um custo mais baixo”, finalizou.