Enquanto a Europa enfrenta desafios na transição para fontes de energia mais limpas, pesquisadores da União Europeia estão explorando o intenso calor solar para gerar hidrogênio renovável. Em uma região remota da Espanha, um local de teste solar alcançou discretamente temperaturas de 1.400°C, trazendo a perspectiva de uma potencial descoberta revolucionária na corrida contra as mudanças climáticas.
As expectativas são elevadas devido aos impressionantes níveis de calor alcançados na Plataforma Solar de Almería, onde espelhos convergem a luz solar abundante para um ponto na cúpula de uma torre de 43 metros. Esta estrutura utiliza a energia solar para gerar essas altas temperaturas, e cientistas da União Europeia veem grande potencial nessa plataforma, que é o maior centro de testes da Europa para tecnologias solares concentradas, no contexto da produção de hidrogênio renovável.
O hidrogênio, como fonte de energia, juntamente com painéis solares e turbinas eólicas, pode desempenhar um papel crucial na transição da Europa e de outras regiões para fontes de energia mais limpas, ajudando a reduzir as emissões de gases de efeito estufa, incluindo o CO₂, que contribuem para o aquecimento global. Souzana Lorentzou, engenheira química do Centro de Pesquisa e Tecnologia Hellas em Tessalônica, Grécia, enfatiza a importância da busca por “energia limpa real” que beneficie a todos.
O hidrogênio renovável apresenta o potencial de impulsionar as economias sustentáveis em todo o mundo, uma vez que sua queima praticamente não emite gases de efeito estufa, tornando-o adequado para abastecer setores industriais difíceis de descarbonizar, que vão desde a produção de aço até a aviação. Isso se alinha com a estratégia REPowerEU para eliminar gradualmente a dependência de combustíveis fósseis russos nesta década e com o objetivo do “Pacto Verde” de tornar a União Europeia neutra em carbono até 2050, onde as energias renováveis, incluindo o hidrogênio limpo, desempenharão um papel fundamental.
O desafio atual reside no fato de que a produção de hidrogênio muitas vezes depende de fontes de energia, como gás natural e carvão, que liberam CO₂. Na Europa, em 2022, 96% da produção de hidrogênio derivava do gás natural.
Entretanto, já existe uma solução relativamente simples para produzir hidrogênio limpo. Utiliza-se uma corrente elétrica de fontes de energia renovável para separar a água em hidrogênio e oxigênio, um processo conhecido como eletrólise, que é tão acessível que pode ser realizado em experimentos de ciências no ensino médio.
Apesar de sua eficiência em termos de emissões de CO₂, a eletrólise ainda não se difundiu amplamente devido a desafios de custos. De acordo com a Agência Internacional de Energia Renovável, apenas 4% da produção global de hidrogênio no final de 2021 foi proveniente da eletrólise, com apenas 1% sendo produzido através da eletrólise alimentada por energia renovável.
Pesquisadores na Europa argumentam que a busca pelo Sol como uma fonte adicional de geração de hidrogênio renovável é uma abordagem lógica. Os raios solares e o calor que eles proporcionam podem representar um método ideal para a produção de hidrogênio limpo, eliminando a necessidade de eletricidade e dependendo apenas da luz solar.
A base da nossa tecnologia repousa em um sistema preexistente, nomeadamente, uma usina solar concentrada. A pergunta que levantamos é: e se essas usinas fossem capazes de gerar hidrogênio verde além da eletricidade? Isso foi ponderado por Souzana Lorentzou em sua entrevista ao Tech Xplore.
A produção de hidrogênio atualmente resulta em mais de 800.000 milhões de toneladas de emissões de CO₂, o equivalente a cerca de 2% das emissões globais, de acordo com Marcel Boerrigter, principal pesquisador do Centro Tecnológico Leitat em Barcelona, Espanha. Ele destaca que a transição para uma produção mais ecológica do hidrogênio pode ter um impacto significativo na redução das emissões.
Boerrigter, na Espanha, e Lorentzou, na Grécia, são aliados na busca por formas de gerar hidrogênio com zero emissões, liderando projetos de pesquisa financiados pela União Europeia com esse propósito.
A torre solar em Almería, situada na única área desértica interna da Europa, o Tabernas, que recebe mais de 3.000 horas de sol por ano, desempenha um papel crucial no projeto de Lorentzou. Essa torre utiliza o calor extremo para desencadear processos químicos em um reator, convertendo a água em hidrogênio limpo sem a necessidade de eletricidade. O projeto, denominado HYDROSOL-beyond, é uma das mais recentes iniciativas na produção de hidrogênio solar por meio da divisão da água e foi iniciado em janeiro de 2019, com previsão de conclusão no final de 2023.
O projeto liderado por Boerrigter, conhecido como GH2, aproveita não apenas o calor, mas também a luz solar para iniciar o processo de produção de hidrogênio limpo. Esta iniciativa está programada para ter uma duração de três anos, até o final de setembro de 2025.
A eletricidade representa um dos principais custos na produção de hidrogênio verde hoje em dia. O nosso método, por outro lado, elimina essa necessidade. Marcel Boerrigter em entrevista ao Tech Xplore.
Apesar de ser uma perspectiva promissora, a ideia de produzir hidrogênio exclusivamente a partir de calor ou raios solares enfrenta desafios tecnológicos persistentes que exigirão mais tempo para serem superados. Isso ressalta a importância da pesquisa, incluindo projetos financiados pelo setor público, que muitas vezes assume riscos que empresas com fins lucrativos evitam.
O desenvolvimento da tecnologia HYDROSOL-beyond já está em andamento há cerca de 20 anos. Apesar dos avanços significativos ao longo desse período, Souzana Lorentzou ainda não pode prever com certeza quando a implementação em larga escala desse método terá início.
“Este é o quinto projeto da série”, afirmou Souzana Lorentzou, acrescentando: “Eu testemunhei a evolução da tecnologia, passando de algo que era desenvolvido em laboratórios para instalações em pequena escala, até o sistema de grande porte em que estamos agora.”
Lorentzou explicou que podem ser necessários mais cinco anos de ajustes tecnológicos, incluindo melhorias no reator em Almería, e enfatizou a importância de modificar o design do reator para torná-lo mais resistente, que é a prioridade atual.
Quanto à tecnologia por trás do GH2, ela ainda está em fase de laboratório e distante de aplicações comerciais imediatas, pois os pesquisadores precisam aperfeiçoar os processos químicos antes de poderem ser escalados para uso no mundo real.
Marcel Boerrigter afirmou que “provavelmente levará cerca de 10 a 20 anos antes que essa tecnologia atinja um estágio comercial”. No entanto, enfatizou que, considerando o estágio inicial da pesquisa, estão fazendo progresso significativo em um ritmo acelerado.
Ambos, juntamente com outros pesquisadores, enfatizaram que o objetivo de gerar hidrogênio limpo usando a energia solar pode desempenhar um papel crucial na prevenção de mudanças climáticas catastróficas nas próximas décadas. Marcel Boerrigter resumiu dizendo: “Com esta tecnologia, estamos reduzindo as emissões de CO₂, produzindo hidrogênio verde e eliminando a necessidade de eletricidade. Estamos avançando em várias frentes ao mesmo tempo.”
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