Combustíveis Renováveis - A Futura Realidade

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XXI para fazer um mundo melhor. Aquilo que hoje ainda não é economicamente viável, sê-lo-á a prazo, tanto mais depressa quanto o for a vontade dos homens. Os conhecimentos e os meios que hoje temos à disposição levam-nos a ser otimistas quanto à autossuficiência energética da Humanidade. (ROCHA, 2006, p. 42)

2 ENTENDA A TECNOLOGIA

O hidrogênio é o mais simples e mais comum elemento do universo. Possui a maior quantidade de energia por unidade de massa que qualquer outro combustível conhecido e libera cerca de três vezes mais calor por libra que o petróleo estando em seu estado líquido. Quando resfriado ao estado líquido, o hidrogênio de baixo peso molecular ocupa um espaço equivalente a 1/700 daquele que ocuparia no estado gasoso, sendo possível então o seu armazenamento e transporte. Essa é uma das razões pelas quais o hidrogênio é utilizado como combustível para propulsão de foguetes e cápsulas espaciais, que requerem combustíveis de baixo peso, compactos e com grande capacidade de armazenamento de energia.

Quando queimado com oxigênio puro, os únicos produtos são calor e água. Quando queimado com ar, constituído por cerca de 68% de nitrogênio, alguns óxidos de nitrogênio (NOX) são formados. Ainda assim, a queima de hidrogênio produz menos poluentes atmosféricos que os combustíveis fósseis.

Num sistema de célula a combustível, a utilização do hidrogênio puro traz vantagens como não necessitar de reformadores (equipamento utilizado para extrair o hidrogênio de uma fonte deste combustível, tal como o gás natural), diminuindo o tamanho e custo do sistema, além de não contaminar as membranas e eletrodos que são sensíveis a alguns compostos.

A obtenção do gás hidrogênio é bastante flexível, sendo esta uma de suas características mais interessantes. Pode ser obtido a partir de energia elétrica (via eletrólise da água), pelas fontes: hidroelétricas, geotérmicas; eólica e solar fotovoltaica, todas geológicas e também da eletricidade de usinas nucleares. Pode ainda ser obtido da energia da biomassa (via reforma catalítica ou gaseificação, seguido de purificação), como: etanol; lixo urbano; rejeitos da agricultura, etc.

As fontes de hidrogênio mais viáveis economicamente hoje são os combustíveis fósseis: petróleo, carvão e gás natural. Esta flexibilidade em relação à sua obtenção permite que cada país escolha a melhor maneira de produzir o hidrogênio segundo suas próprias disponibilidades. Assim, para citar alguns exemplos, a Rússia tem a opção de hidrogênio de origem nuclear, a Argentina, por sua vez, pelo hidrogênio de origem eólico e o Brasil direciona-se na produção de hidrogênio a partir do bioetano.

Consoante à pesquisa do Eng. Emilio Hoffmann Gomes Neto, publicada no site Ambiente Brasil <http://ambientes.ambientebrasil.com.br>, são diversas as fontes das quais se pode obter o combustível em questão, que serão apresentadas nos tópicos abaixo.

Principais Fontes de Hidrogênio

Gás Natural

O gás natural é uma fonte de energia rica em hidrogênio, com a relação de um átomo de carbono para quatro átomos de hidrogênio. É um dos combustíveis fósseis mais utilizados no mundo, com sua participação na matriz energética mundial de aproximadamente de 23%, atrás apenas do petróleo que está com 40%.

Dentre os principais combustíveis fósseis, como o petróleo e o carvão, o gás natural é o menos poluente.

Hoje, aproximadamente a metade da produção de hidrogênio no mundo provém do gás natural, e a maior parte da produção em escala industrial é pelo processo de reforma a vapor, ou como um subproduto do refino de petróleo e produção de compostos químicos.

Para ser utilizado numa célula a combustível, o gás natural passa pelo processo de reforma para se obter o hidrogênio. A reforma a vapor do gás natural utiliza energia térmica – calor - para separar os átomos de hidrogênio do átomo de carbono no metano (CH4), e envolve a reação do gás natural com vapor d’água a alta temperatura em superfícies catalíticas – platina ou níquel. O processo extrai os átomos de hidrogênio, deixando o dióxido de carbono como subproduto.

Do ponto de vista ambiental este sistema de produção de hidrogênio não é considerado sustentável, devido às emissões de CO2, que contribui para o efeito de estufa.

A reforma a gás natural tem se mostrado o meio de menor custo para produzir o hidrogênio comercial, mas como pode ser observado acima, o gás natural é um hidrocarboneto, e emite CO2 no processo de conversão. Entretanto, se o pico global da produção de gás natural ocorrer por volta de 2020, como predizem alguns geólogos, será necessário descobrir outros métodos de produzir hidrogênio ou utilizar um combustível renovável como o etanol – álcool da cana-de-açúcar, e esta deverá ser a principal aposta brasileira.

Etanol

O etanol é hoje uma das principais fontes de energia no Brasil. É uma fonte de energia renovável, pouco poluente, e se aplicado em células a combustível, possibilita uma eficiência energética melhor que a utilizada hoje e com praticamente nenhuma emissão de poluentes.

O etanol é produzido a partir de amido de milho, da cana-de-açúcar, da beterraba e de outras matérias-primas, e tem sido usado por décadas como combustível para transporte em várias partes do mundo. Apresenta energia densa e líquida que pode ser estocada compactamente, contém 35% de oxigênio, e possui uma combustão limpa. Pode ser produzido no país, o que diminui a necessidade do óleo importado e dos derivados de petróleo, contribui para a segurança energética dos países e fornece suporte econômico e mercados alternativos para as safras da matéria-prima utilizada.

Quando o etanol substitui o petróleo, os benefícios ambientais incluem menores emissões de CO2. E ao contrário de outros combustíveis oxigenados, o etanol não é nocivo ao meio ambiente no caso de ocorrerem derramamentos ou vazamentos. Por possuir estes atributos, o etanol possui um futuro forte como combustível alternativo ou como combustível adicional para mecanismos de combustão interna. A demanda por etanol é crescente e a indústria do etanol responde com progressos, como uma tecnologia de produção mais eficiente e com uma capacidade de produção maior.

Quando o etanol é usado em uma célula a combustível, pode gerar além de energia, importantes contribuições ambientais, além de abrir novos mercados com a geração