Caminhões e Ônibus a Células de Combustível Ainda Estão Chegando, e Ainda Precisam de Mais Hidrogênio Verde

Apoie o trabalho da CleanTechnica por meio de uma assinatura Substack, no Patreon ou na Stripe. Ajude-nos a produzir todo o conteúdo de alta qualidade e original que publicamos semana após semana, apesar dos desafios impostos pela inteligência artificial voltada para a extração de conteúdo, das redes sociais antissociais, da inflação e de outros obstáculos.

Considerando a série contínua de melhorias nas baterias de veículos elétricos, é surpreendente que alguns envolvidos no setor de emissões zero ainda defendam a eletrificação dos veículos por meio de células de combustível a hidrogênio. Bem, eles defendem mesmo, e enquanto continuarem nessa postura, fornecem mais um motivo para que o hidrogênio verde substitua os combustíveis fósseis na cadeia global de suprimentos de hidrogênio.

A rota da biomassa para o hidrogênio verde

O consenso emergente sobre o hidrogênio verde é de que aplicações específicas — incluindo carros de passeio e sistemas de aquecimento residencial — representam um desperdício de recursos. Ainda assim, o papel do hidrogênio nas economias industrializadas modernas vai além dos setores de transporte e construção. A refinação, a produção de aço, a fabricação de fertilizantes e a indústria química estão entre os casos de uso em escala industrial, menos específicos, nos quais fontes mais sustentáveis de hidrogênio poderiam — e deveriam — substituir o hidrogênio convencional, que é obtido a partir de gás natural e, em menor medida, de carvão.

A eletrólise tem atraído a maior parte dos financiamentos do setor privado e público para o chamado hidrogênio verde, que envolve o uso de energia renovável para extrair gás hidrogênio da água. Embora os altos custos tenham inibido a adoção da eletrólise aquosa, a situação melhorou à medida que inovadores no campo trabalham para reduzir o custo dos eletrolisadores.

Novas oportunidades para utilizar energia renovável em larga escala também estão impulsionando o desenvolvimento da eletrólise aquosa. Além disso, as startups estão focando em aplicações de nicho nas quais a disponibilidade do combustível é o fator determinante, e não os preços do combustível (saiba mais sobre o hidrogênio verde aqui).

Outros caminhos para produzir hidrogênio verde receberam menos atenção, como a conversão de biomassa em hidrogênio e de resíduos plásticos em hidrogênio. Mesmo assim, a atividade nessas áreas continua em crescimento.

No campo da biomassa, por exemplo, em outubro do ano passado, uma equipe de pesquisa da Universidade Yale descreveu os benefícios climáticos do uso do Bio-H2 como complemento à eletrólise da água, destacando a escassez de água doce como um dos fatores que limitam a dependência exclusiva de eletróliseres.

A Solução com Algas

Inovadores no campo da conversão de biomassa em hidrogênio têm explorado resíduos agrícolas e florestais, além de resíduos alimentares e águas residuais municipais; resíduos animais e outros subprodutos animais também desempenham um papel nesse processo.

Uma área que permaneceu em grande parte inexplorada é o potencial das algas para fornecer uma fonte econômica de hidrogênio verde, já que os pesquisadores enfrentam desafios devido ao teor de água salgada nas algas cultivadas no mar.

Uma equipe multinacional da Universidade Columbia, em Nova York, e da Universidade Feminina Ewha, na Coreia, decidiu abordar o problema. Seu estudo, publicado na revista Nature, foca na conversão de algas marrons por meio de um processo neutro em carbono, com a possibilidade de gerar carbono negativo devido ao potencial de sequestrar subprodutos de carbonato.

Ao defender a biomassa cultivada no mar, a equipe observa que a taxa de sequestro de carbono das algas supera em muito a de outras biomassas terrestres, citando uma taxa sete vezes maior. Outras vantagens incluem uma taxa de crescimento que permite a colheita até seis vezes por ano, sem a necessidade de fertilizantes, além do uso de espaços não terrestres para o cultivo.

Os pesquisadores submeteram suas algas a um tratamento térmico alcalino personalizado (ATT), descrito aqui com detalhes extremamente minuciosos. “Os resultados mostram que o ATT em biomassa pode produzir mais H2 do que o processo combinado de gaseificação e reações de deslocamento água-gás”, conclui a equipe para facilitar a compreensão dos leitores leigos.

“Este é um resultado muito promissor, considerando a possível curva de aprendizado no desenvolvimento da tecnologia ATT em biomassa, que ainda está em um estágio inicial”, acrescentam eles.

A Solução para os Resíduos Plásticos

Os resíduos plásticos são outro tema que surge de tempos em tempos na literatura sobre hidrogênio verde, embora sejam mais uma ferramenta de gestão de resíduos de origem fóssil do que uma solução baseada em recursos renováveis.

Uma contribuição recente vem de uma equipe multidisciplinar de universidades na Coreia, com participação da Universidade da Califórnia. Seu estudo, publicado na PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) em 6 de julho, defende o uso do ATT como uma alternativa eficiente de reciclagem de plásticos que produz hidrogênio de alta pureza.

“Apesar da crescente ênfase na reciclagem, atualmente apenas 9% dos resíduos plásticos são reciclados, enquanto 79% se acumulam em aterros sanitários e 12% são incinerados”, observa a equipe, explicando as deficiências (para dizer de forma gentil) no estado atual da indústria global de reciclagem de plásticos.

“As práticas tradicionais de gestão de resíduos não só falham em lidar adequadamente com a crise dos resíduos plásticos, mas também contribuem para a poluição ambiental secundária, incluindo a liberação de microplásticos, partículas finas, SOx, NOx, dioxinas e CO2”, acrescentam eles para reforçar o ponto.

Mais hidrogênio verde para ônibus a célula de combustível

Enquanto a biomassa e os resíduos plásticos ainda não chegaram ao mercado de massa, o argumento a favor da eletrólise da água ganha força a cada dia em que o presidente dos EUA, Donald Trump, não consegue impedir, quanto mais reverter, os danos causados aos mercados globais de combustíveis em decorrência de sua guerra no Irã. O Projeto Ornuba, na Espanha, é um dos exemplos que ilustram como casos de uso industrial — nesse caso, amônia verde — apoiam empreendimentos de hidrogênio verde que utilizam recursos locais, protegidos das incertezas da geopolítica trumpiana.

Os casos de uso relacionados ao transporte também estão em desenvolvimento, embora as partes envolvidas sejam muito mais cautelosas do que em anos anteriores. Atualmente, o foco está em casos de uso específicos nos quais uma combinação de políticas públicas e uma deficiência — percebida ou real — em alternativas movidas a bateria oferece uma oportunidade.

Na Espanha, por exemplo, a Bosch forneceu seus módulos de energia a célula de combustível para testar um ônibus da fabricante Irizar, com foco em rotas mais longas em Madri. Segundo a Bosch, o ônibus consegue percorrer mais de 1.000 quilômetros antes de precisar reabastecer, o que leva cerca de 10 a 15 minutos. A Bosch também está propondo um sistema mais potente para ônibus turísticos pesados e caminhões.

A Bosch também está ativa na Alemanha, onde a empresa MAN lançou recentemente testes rodoviários de caminhões elétricos que utilizam tanto células a combustível quanto baterias, visando um alcance de 450 a 500 quilômetros. A MAN está entre as empresas que adotam cautela no setor de células a combustível. A companhia espera que os veículos elétricos movidos a baterias dominem o setor de frete rodoviário, mas ainda deixe espaço para o transporte com células a combustível de hidrogênio. “As tecnologias de hidrogênio…podem desempenhar um papel complementar importante em aplicações específicas – por exemplo, em rotas de transporte muito longas ou em regiões com infraestrutura de carregamento insuficiente”, observa a MAN.

A Ballard é outra empresa envolvida nesse movimento na Alemanha. Em março do ano passado, a Ballard informou que sua tecnologia alimenta 410 dos aproximadamente 500 ônibus a célula a combustível em operação no país.

Enquanto isso, nos EUA

Aqui nos EUA, alguns envolvidos com células de combustível não estão esperando a tinta secar. A Bosch aparece novamente por meio de sua filial Bosch RexRoth, que está fornecendo um sistema avançado de bombeamento para uma futura estação de abastecimento com hidrogênio na Califórnia. A instalação foi encomendada pela SamTrans, o Distrito de Transporte do Condado de San Mateo. Considerada a maior estação desse tipo, ela terá capacidade para atender até 175 ônibus a célula de combustível. “O sistema da Bosch Rexroth consegue distribuir até 1.200 kg/hora de hidrogênio para suportar ainda maiores operações com ônibus”, acrescenta a Bosch.

Em Orange County, a empresa Clean Energy Fuels Corp. obteve um contrato no valor de 27,5 milhões de dólares da OCTA, a Autoridade de Transporte de Orange County, para construir uma estação de abastecimento com hidrogênio no seu terminal de ônibus em Garden Grove. “A OCTA possui atualmente 10 ônibus movidos a células de combustível a hidrogênio em operação e espera adicionar mais 40 até que esta estação de abastecimento seja construída”, observa a CEFC.

Nenhuma dessas instalações trará grande alívio aos operadores individuais de veículos movidos a células de combustível na Califórnia, que vêm sofrendo com a escassez de estações de abastecimento com hidrogênio operacionais, mas isso é outro problema completamente diferente. Fique de olho na empresa norte-americana Hyroad Energy, que acaba de abrir uma nova estação de reabastecimento com hidrogênio para frotas de caminhões comerciais em Santa Fe Springs.