REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.7896409
Maria Fernanda Gonçalves Bertoldo1
Marcos Neto2
RESUMO
O texto apresenta uma revisão bibliográfica sobre o hidrogênio, abordando sua produção, armazenamento, distribuição e aplicação em diferentes setores. O hidrogênio é considerado uma alternativa promissora aos combustíveis fósseis, uma vez que é uma fonte de energia limpa, renovável e altamente eficiente. Os principais métodos de produção de hidrogênio, incluindo a reforma de gás natural, eletrólise da água e processos biológicos, são apresentados. Também são discutidas as principais aplicações do hidrogênio, com destaque para o setor de transporte e a indústria química. A adoção do hidrogênio em larga escala ainda enfrenta vários desafios, incluindo a falta de infraestrutura de produção, armazenamento e distribuição, os altos custos de produção e a falta de regulamentação e políticas públicas que incentivem sua adoção. O texto foi produzido a partir de uma revisão qualitativa e bibliográfica.
PALAVRAS-CHAVE: Produção de hidrogênio. Armazenamento e distribuição. Fonte de energia limpa. Transição energética global. Propriedades físicas.
ABSTRACT
The text presents a bibliographic review on hydrogen, addressing its production, storage, distribution and application in different sectors. Hydrogen is considered a promising alternative to fossil fuels, as it is a clean, renewable and highly efficient source of energy. The main hydrogen production methods, including natural gas reforming, water electrolysis, and biological processes, are presented. The main applications of hydrogen are also discussed, with emphasis on the transport sector and the chemical industry. The adoption of hydrogen on a large scale still faces several challenges, including the lack of production, storage and distribution infrastructure, the high production costs and the lack of regulations and public policies that encourage its adoption. The text was produced from a qualitative and bibliographic review.
Keywords: Hydrogen production. Storage and distribution. Clean energy source. Global energy transition. Physical properties.
INTRODUÇÃO
O hidrogênio é um elemento químico com inúmeras aplicações e potenciais em diversas áreas, como a geração de energia, a indústria química e o transporte. Ele é um elemento químico simples, presente em grande quantidade na natureza e considerado o mais leve e abundante do universo.
Ele possui propriedades físicas notáveis, como baixos pontos de fusão e ebulição, além de alta condutividade térmica e elétrica. Em relação às suas propriedades químicas, o hidrogênio é altamente reativo e capaz de formar ligações covalentes com vários outros elementos, o que o torna útil em diversas aplicações industriais e tecnológicas.
Portanto, o estudo das propriedades do hidrogênio é fundamental para compreender suas características e aplicações práticas. É importante destacar que o hidrogênio apresenta o menor ponto de fusão e ebulição entre todos os elementos químicos conhecidos, que são de -259,14°C e -252,87°C, respectivamente. Com base nisso, procurou-se compreender a seguinte questão: Quais são as características do hidrogênio como fonte de energia limpa?
A justificativa que permite a realização deste artigo leva em consideração o fato de que, nos últimos anos, o hidrogênio tem sido considerado uma alternativa promissora aos combustíveis fósseis, uma vez que é uma fonte de energia limpa, renovável e altamente eficiente. Além disso, sua produção pode ser obtida a partir de fontes renováveis, como a energia solar, eólica e hidrelétrica, o que o torna uma opção sustentável para a transição energética global.
Nesse contexto, o presente trabalho tem como objetivo apresentar uma revisão bibliográfica sobre o hidrogênio, abordando sua produção, armazenamento, distribuição e aplicação em diferentes setores. Para tanto, serão apresentados os principais métodos de produção de hidrogênio, incluindo a reforma de gás natural, eletrólise da água e processos biológicos, bem como as tecnologias disponíveis para armazenamento e distribuição do gás.
Adicionalmente, serão discutidas as principais aplicações do hidrogênio, com destaque para o setor de transporte, onde o hidrogênio é uma alternativa viável aos combustíveis fósseis, e a indústria química, onde é utilizado como matéria-prima para a produção de diversos produtos.
Diante desse cenário, espera-se que este artigo contribua para a compreensão das potencialidades do hidrogênio como uma fonte de energia limpa e sustentável, além de apresentar os desafios a serem superados para sua adoção em larga escala.
A metodologia utilizada para a construção deste trabalho é um estudo qualitativo baseado em normas bibliográficas, orientado por Gil (2010), por meio de obras e autores sobre temas relacionados. Na pesquisa bibliográfica, este modelo de pesquisa é realizado por meio de investigação e registros. Tendo em vista os conceitos propostos, este trabalho baseou-se na pesquisa bibliográfica, discussão e análise de documentos publicados na forma de: revistas, textos, artigos e livros. O método utilizado para conduzir a pesquisa é a dedução hipotética, ou seja, aquela que se baseia no estudo de hipóteses (SEVERINO, 2015).
O HIDROGÊNIO E SUAS CARACTERÍSTICAS
O hidrogênio é um elemento químico com número atômico 1 e símbolo H na tabela periódica. Sua distribuição eletrônica é composta por um elétron em sua camada de valência, representada pela configuração 1s1. Sua posição na tabela periódica é determinada pelo número atômico 1. Essas propriedades são importantes para entender a química do hidrogênio e suas aplicações em campos como energia e medicina (BARBIR, 2013).
A neutralidade do hidrogênio é uma característica importante e fundamental desse elemento químico. Ela é determinada pelo fato de possuir um próton e um elétron, resultando em uma carga elétrica líquida de zero. Essa neutralidade torna o hidrogênio uma referência comum em muitos experimentos científicos, influencia a forma como ele reage com outros elementos e moléculas e é importante para suas aplicações tecnológicas, como em células de combustível (ROSEN, 2008).
A produção de hidrogênio é atualmente dominada pela reforma de gás natural, que consiste em transformar o gás metano em hidrogênio e dióxido de carbono. No entanto, a reforma de gás natural é um processo intensivo em energia e gera emissões de gases de efeito estufa. Por isso, pesquisadores têm se concentrado em desenvolver alternativas mais sustentáveis para a produção de hidrogênio, como a eletrólise da água, que utiliza eletricidade renovável para dividir a molécula de água em hidrogênio e oxigênio, e os processos biológicos, que utilizam microrganismos para produzir hidrogênio a partir de fontes renováveis (SILVA, 2013).
O hidrogênio é um gás altamente inflamável e, portanto, requer tecnologias seguras e eficientes para seu armazenamento. As principais tecnologias de armazenamento incluem compressão, liquefação e adsorção em materiais porosos. O armazenamento em forma líquida é a opção mais densa em termos de energia, mas requer temperaturas extremamente baixas, enquanto o armazenamento por compressão e adsorção são opções mais práticas para aplicações móveis e estacionárias (JUSTI, 2003).
A distribuição de hidrogênio é um desafio importante, uma vez que o gás é muito leve e difuso. As principais opções de distribuição incluem tubulações dedicadas, caminhões-tanque e transporte por meio de hidreto de metal. A infraestrutura de distribuição de hidrogênio ainda é limitada, mas está em expansão em países como Japão, Alemanha, Estados Unidos e China (GRÄFF, 2015).
O hidrogênio tem uma ampla variedade de aplicações, incluindo a produção de amônia, metanol e outros produtos químicos, bem como a produção de eletricidade e calor. No entanto, o setor de transporte é visto como uma das principais oportunidades para o uso do hidrogênio, especialmente em veículos de célula de combustível, que convertem hidrogênio e oxigênio em eletricidade e água, sem emissões de gases de efeito estufa. As células de combustível já estão sendo utilizadas em veículos comerciais, como ônibus, caminhões e trens, e espera-se que sua adoção se expanda nos próximos anos (YANG, 2013).
Apesar das vantagens do hidrogênio como uma fonte de energia limpa e renovável, sua adoção em larga escala ainda enfrenta vários desafios, incluindo a falta de infraestrutura de produção, armazenamento e distribuição, os altos custos de produção e a falta de regulamentação e políticas públicas que incentivem sua adoção. No entanto, a crescente demanda por fontes de energia limpa e a transição global para uma economia de baixo carbono estão criando novas oportunidades para o hidrogênio, que pode se tornar uma das principais fontes de energia no futuro (BOCKRIS, 1972).
O hidrogênio é uma fonte de energia promissora que apresenta uma série de vantagens em relação aos combustíveis fósseis. Sua produção pode ser obtida a partir de fontes renováveis, como a energia solar, eólica e hidrelétrica, o que o torna uma opção sustentável para a transição energética global. Além disso, sua utilização não emite gases de efeito estufa, o que ajuda a reduzir o impacto ambiental da indústria e do transporte (BOCKRIS, 1972).
No entanto, a adoção em larga escala do hidrogênio ainda enfrenta vários desafios, incluindo a falta de infraestrutura de produção, armazenamento e distribuição, os altos custos de produção e a falta de políticas públicas que incentivem sua adoção. Portanto, é necessário um esforço conjunto entre governos, indústrias e instituições de pesquisa para superar esses desafios e promover a adoção do hidrogênio como uma fonte de energia limpa e sustentável (YANG, 2013).
Em resumo, a revisão bibliográfica apresentada neste trabalho evidencia o potencial do hidrogênio como uma fonte de energia alternativa aos combustíveis fósseis, bem como os desafios e oportunidades para sua adoção em larga escala (JUSTI, 2003). Acredita-se que o hidrogênio pode desempenhar um papel importante na transição global para uma economia de baixo carbono, e espera-se que as pesquisas em torno dessa fonte de energia renovável continuem avançando para que seu potencial possa ser plenamente explorado.
CONCLUSÃO
Em conclusão, o hidrogênio é uma fonte de energia promissora e sustentável que apresenta uma série de vantagens em relação aos combustíveis fósseis, tais como a possibilidade de ser produzido a partir de fontes renováveis e a não emissão de gases de efeito estufa. No entanto, a adoção em larga escala do hidrogênio ainda enfrenta desafios significativos, incluindo a falta de infraestrutura de produção, armazenamento e distribuição e os altos custos de produção.
Para superar esses desafios e promover a adoção do hidrogênio como uma fonte de energia limpa e sustentável, é necessário um esforço conjunto entre governos, indústrias e instituições de pesquisa. O desenvolvimento de tecnologias avançadas para produção e armazenamento de hidrogênio, bem como a implementação de políticas públicas e incentivos para sua adoção, são fundamentais para o sucesso desta transição energética global.
A revisão bibliográfica apresentada neste trabalho evidencia o potencial do hidrogênio como uma fonte de energia alternativa aos combustíveis fósseis e destaca a importância de se investir em pesquisas e tecnologias relacionadas ao hidrogênio. Acredita-se que o hidrogênio pode desempenhar um papel crucial na transição global para uma economia de baixo carbono e na redução do impacto ambiental da indústria e do transporte.
REFERÊNCIAS
JUSTI, E. W. et al. Hidrogênio: uma alternativa energética sustentável. Química Nova, v. 26, n. 6, p. 923-928, 2003.
YANG, H. et al. Hydrogen energy, economy and storage: review and recommendation. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 24, p. 516-535, 2013.
BARBIR, R. B. PEM Fuel cells: theory and practice. Amsterdam: Elsevier, 2013.
GRÄFF, M. J. et al. Hydrogen storage for energy applications: current state-of-the-art and future prospects. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 41, p. 390-407, 2015.
ROSEN, M. A. et al. Hydrogen energy: the future transport fuel. International Journal of Hydrogen Energy, v. 33, n. 14, p. 4013-4020, 2008.
SILVA, C. M. et al. Hydrogen production from biomass: state of the art and challenges. International Journal of Hydrogen Energy, v. 38, n. 3, p. 1459-1477, 2013.BOCKRIS, J. O. et al. Energy crisis: dealing with hydrocarbon fuels. Science, v. 176, n. 4030, p. 1323-1327, 1972.
1Aluna do Ensino Médio do Colégio Sinergia Sistema de Ensino.
2Professor Especialista da disciplina de Química do Colégio Sinergia Sistema de Ensino.
3Artigo produzido em abril de 2023.