Hidrogénio modelado: 75% de eficiência e 99% de CO₂ capturado

O hidrogénio deve ajudar a descarbonizar as indústrias que não podem simplesmente ligar-se à rede elétrica: indústria pesada, química, refinação. O obstáculo é que produzir hidrogénio de baixo carbono de forma eficiente e a preços acessíveis continua a ser difícil. Uma equipa da Universidade de Manchester, em colaboração com parceiros industriais, propõe agora uma nova via, no papel: um processo que captura a maior parte do seu próprio dióxido de carbono à medida que produz hidrogénio, e que foi testado em duas escalas muito diferentes.

O método chama-se reforma por ciclo químico (chemical looping). Materiais sólidos transportadores de oxigénio fazem circular o oxigénio por uma sequência de reações, e essas reações produzem calor. Esse calor impulsiona a transformação do metano e do vapor em gás de síntese, uma mistura gasosa que contém hidrogénio. Como o processo concentra e separa o CO₂ naturalmente ao longo do percurso, o carbono sai já isolado, pronto para armazenamento ou para ser utilizado como matéria-prima por outras indústrias. Os autores descrevem esta via como um caminho para o chamado hidrogénio azul, ou seja, hidrogénio produzido a partir de gás natural, com o dióxido de carbono capturado e não libertado.

Os investigadores modelaram dois casos: uma instalação de 2 MW para locais industriais descentralizados, que poderia satisfazer as necessidades elétricas de cerca de 5 000 habitações médias se funcionasse em contínuo, e uma unidade de 600 MW, adequada a grandes necessidades industriais, capaz de abastecer cerca de 1,5 milhões de habitações. Nos conceitos mais avançados, a eficiência térmica modelada atinge até 75%, ao mesmo tempo que captura entre 90% e 99% das emissões de dióxido de carbono. Em vários cenários, o sistema produz também vapor em excesso, que poderia ser exportado. Comparando com a reforma a vapor do metano com captura de carbono, a reforma autotérmica com captura de carbono e a produção baseada em eletrolisadores, a equipa concluiu que, em instalações de grande escala, o chemical looping poderia superar a reforma convencional em medidas-chave de eficiência, mantendo taxas de captura muito elevadas.

No caso de uma refinaria ou de um polo industrial, a questão prática é saber se o processo se adapta ao local, às suas necessidades de calor e ao seu abastecimento de energia. Os autores são cautelosos: a melhor solução para o hidrogénio, escrevem, dependerá dos sistemas energéticos locais, das infraestruturas e das políticas. Vêem um possível papel durante a transição para uma energia de menor carbono, sobretudo onde o calor industrial possa ser integrado e a eletricidade de baixo carbono continue a ser limitada. O estudo não indica nenhuma data de arranque nem qualquer implementação industrial.

O que distingue este trabalho é o seu realismo. Os estudos anteriores analisavam muitas vezes conceções idealizadas, ao passo que este incluiu o funcionamento dos reatores, o desempenho das válvulas, os requisitos de integração térmica e as considerações de segurança. Isso torna os valores mais úteis para os engenheiros, mas continuam a ser resultados de modelação. Enquanto uma instalação não funcionar nestas condições, os números de 75% e 99% descrevem aquilo que a conceção deverá atingir.