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Combustíveis sustentáveis: conheça o hidrogênio e suas aplicações

por Giovanna Teodoro | 05/01/2021

Em um cenário sustentável, o hidrogênio é um dos combustíveis que ganha importância, uma vez que atende às premissas para ser considerado um combustível limpo.

Como toda ruptura provoca reações e enfrenta dificuldades, a troca das matrizes fósseis por sustentáveis tem sido protelada nas últimas décadas. Entretanto, devido aos grandes impactos causados pelos gases de efeito estufa, se tornou mais do que necessária a busca por estas novas soluções.

Pode-se dizer que o interesse pelo hidrogênio teve início na década de 90, quando as mudanças climáticas e a poluição ganharam espaço mundial. Para fins energéticos, o hidrogênio é utilizado em motores de combustão interna (MCI) e em células de combustível, como também tem sido bastante utilizado em processos industriais. E aqui nesse artigo iremos focar em sua utilização e aplicação em MCIs.

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E por que o hidrogênio?

Este gás tem a maior relação energia-peso que qualquer outro combustível e, quando reage com oxigênio puro, produz apenas calor e água; já com o ar, gera alguns óxidos de nitrogênio, mas sua queima produz muito menos poluentes do que os combustíveis fósseis.

A primeira vez que o hidrogênio gasoso foi usado como combustível foi em 1852, por Henri Griffard, para levantar uma aeronave em Paris e, por isso, hoje o hidrogênio é muito utilizado como combustível de foguetes.

Já como combustível automobilístico, o hidrogênio ganha espaço não só em relação à baixa emissão de poluentes (quase nula) como também na noção de que os perigos não são maiores do que aqueles com um carro a gasolina, o que enche os olhos de qualquer pesquisador na área de biocombustíveis e demais alternativas energéticas menos agressivas ao meio ambiente.

O hidrogênio é o combustível que tem maior energia por unidade de peso. Isso ocorre porque ele é o elemento mais leve que existe e não tem os átomos de carbono, que são pesados e estão presentes nos outros combustíveis. Sob temperatura e pressão ambientes (25ºC e 1 atm.), esse gás apresenta-se em forma gasosa, sua molécula é muito menor que a do metano e do octano, por exemplo. E isso significa que ele ocupa menos espaço sem perder suas capacidades energéticas e inflamáveis.

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Carros  parado ao lado de posto de abastecimento de hidrogênio

Misturas pobres (mais ar e menos combustível) de hidrogênio corroboram com a economia e na redução do combustível não queimado, como também na redução da emissão do NOx e melhoria do processo de combustão, devido as suas propriedades como ampla inflamabilidade, baixa energia de ignição no ar, alta velocidade de chama e de aquecimento. Por outro lado, seu armazenamento é caro e de grande dificuldade, gerando uma desvantagem.

Qual a utilidade?

Além das pesquisas atuais sobre hidrogênio, concentradas na geração de energia elétrica, térmica e de água pura por meio das células de combustível, tem-se observado o crescimento de pesquisas focadas para que ele possa fornecer eletricidade e combustível para os setores residencial, comercial, industrial e de transporte, favorecendo a criação de uma economia energética a base de hidrogênio.

A produção mundial de hidrogênio é de cerca de 30 milhões de toneladas ao ano, vindo de diversas fontes, sendo duas naturais: água e o etanol, por exemplo. Na água, passa-se uma corrente elétrica (eletrólise), na qual o hidrogênio é liberado, mas não é economicamente viável.

imagem ilustrativa mostrando geração de hidrogênio em motor de veículo
Imagem: portal-energia.com

Outra técnica para obter o hidrogênio consiste em expor o gás natural ou outros hidrocarbonetos a vapor a altas temperaturas para produzir hidrogênio, monóxido de carbono e dióxido de carbono.

No futuro…

A obtenção de hidrogênio por meio da reforma térmica do etanol tem sido cada vez mais relevante na engenharia, já que desse modo estamos unindo um dos melhores combustíveis em relação à geração de energia limpa, que é o etanol com todo esse potencial que o hidrogênio pode nos oferecer.

A reforma acontece com a ajuda de um catalisador que faz com que o etanol gasoso se transforme em hidrogênio + NOx e, com isso, nos traga todos os benefícios acima citados de uma forma segura e eficiente.

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Estamos começando a caminhar nessa linha, que eu particularmente amo, mas a certeza de que teremos um futuro promissor se explorarmos a utilização do etanol para a geração de hidrogênio é real.

Referências: AnapEcycle; Bastos, G.; Tavares, L.; Pinho,P. (Geração de Hidrogênio pela Reforma Térmica de Etanol em um Catalisador Automotivo).

Leia também: Combustíveis Sustentáveis: conheça mais sobre o etanol

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Giovanna Teodoro

Engenheira Mecânica e Pós Graduanda em Gerenciamento de Projetos. Mineira curiosa que se divide entre a engenharia, a leitura, a escrita e a música. Não carrego certezas, mas sigo querendo aprender.