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O papel do Hidrogênio Verde na reformulação da matriz energética mundial sustentável



Você encontrará neste artigo:


Um ponto de vista intrigante e cativante, com uma abordagem crítica e prática, para estimular ideias e soluções para os desafios energéticos atuais. Vamos rever conceitos, revisar as bases, indo além do marketing corporativo, e apontar os caminhos!



Esquentando as turbinas...


Temos que admitir, durante muito tempo, utilizamos energia de forma arcaica. Já faz um bom tempo que o homem descobriu o fogo e esta tem sido a nossa principal forma de geração de energia desde então. Queimar, ou destruir, é fácil, mas tem efeitos colaterais. Não conseguimos aproveitar bem a energia térmica liberada e os subprodutos, que, em geral, são danosos ao meio ambiente. Deveríamos olhar mais para a conversão e decomposição, nos inspirando nos processos naturais, que são muito mais sutis.


Veja, por exemplo, a fotossíntese, que converte moléculas de dióxido de carbono em oxigênio e dá um destino nobre ao carbono, com a ajuda de uma fonte energia complexa e inesgotável que é o sol. Moléculas como a clorofila e a melatonina atuam como catalisadores para as reações sutis de disponibilização de energia concentrada.


Revendo conceitos distorcidos...


Primeiro vamos rever dois conceitos que possuem interpretações distorcidas no contexto científico-industrial-empresarial, o qual são a “descarbonização” e o “hidrogênio verde”. Deveríamos usar como critério de rotulagem o impacto integrado no meio ambiente e na sociedade. Não faz sentido se falar em agenda de descarbonização a qualquer custo (seja econômico ou de efeitos ambientais colaterais). Não faz sentido falar em processos de hidrogênio verde, ou azul, se o processo em questão não for eficiente em termos técnico-econômicos, ou se ele gera impacto ambiental negativo de alguma forma. Por exemplo, com este ponto de vista, a fusão nuclear de hidrogênio já não fica tão interessante, pois é cara, perigosa e voltada essencialmente a gerar calor.


Descarbonizar e utilizar hidrogênio verde apenas para agradar os investidores e embelezar os relatórios de ESG não é justo, não se sustenta. A sustentabilidade tem que ser uma escolha, não uma vitrine. Como assim, uma escolha? Os engenheiros têm como missão tornar a vida das pessoas mais fácil, utilizando a tecnologia para melhorar a qualidade de vida da sociedade, sem agredir o meio ambiente. Existem infinitas formas de se produzir tecnologia, de gerar energia, de facilitar a vida da sociedade. Não pode ser caro e não pode, definitivamente, agredir o meio ambiente.


Por que o hidrogênio?


O interessante é que o hidrogênio (verde ou não, tanto faz o rótulo) permite muitas rotas de geração de energia. Ele é muito versátil. Podemos dizer que ele é o caminho para a diversificação da disponibilização energética em várias configurações. Tomemos como exemplo uma rota que utilize a energia concentrada do etanol, gerado por culturas renováveis, para gerar hidrogênio, e que vai gerar eletricidade para automóveis (ou o que mais for eletrificado, aviões, navios, máquinas pesadas, implementos agrícolas, robôs, etc.), com subprodutos como água, um pouco de calor e grafite (que volta para o solo). Interessante não?! Como chegar lá? Como ser eficiente? Como deixar compacto? Portátil? Seguro? Como baratear? Siga lendo este artigo!!


Como a natureza converte a matéria?


Agora lembremos como são os processos naturais de geração e acumulação de energia condensada na natureza. O petróleo, por exemplo, é gerado a partir de matéria orgânica sob a ação de alta pressão, temperatura e do tempo. O movimento do nosso corpo é propelido por energia armazenada na forma de gordura (em nossa cintura 😊), que veio de alimentos, que por sua vez vieram do solo, e que receberam sol. Foram várias reações químicas de conversão de matéria e energia, que assumiram diversas formas, umas mais estáveis, outras não, iniciadas, aceleradas ou catalisadas pelas condições do meio.


O segredo é o meio...


Aqui está o ponto-chave: o segredo está nas condições do meio onde a reação química se encontra! Tradicionalmente a indústria (e a natureza) já utiliza os catalisadores e já controla as condições do meio (pressão, temperatura, umidade, PH, etc.). As zeólitas são as vedetes neste sentido. Elas possuem grande área superficial, moléculas de minerais naturalmente encontrados em formações vulcânicas, podendo incluir alguns aditivos sintéticos. Também são chamadas de peneiras moleculares, pois sequestram, ou deixam passar, ou intercambiam, determinadas moléculas em uma reação, reduzindo muito a energia necessária para a conversão. Ou seja, não é preciso utilizar a força bruta para realizar a conversão. Para explicar melhor as condições do papel do meio (catalisadores, temperatura, etc., ou melhor, variáveis de campo) nas reações, é como quando se deseja entrar em uma casa qualquer: podemos ir na força bruta, derrubar a porta, cair na porrada com quem estiver lá dentro, ou podemos criar uma afinidade e ser convidados a entrar gentilmente.



O poder dos catalisadores...


Ainda sobre as zeólitas: O que estes minerais vulcânicos e/ou sintéticos possuem em comum? Estes minerais estão em forma cristalina. A estrutura cristalina das moléculas dos cristais é como um conjunto de molas complexo que pode assumir vibrações específicas, que interagem diretamente em ressonância (afinidade vibracional) com as moléculas que queremos converter, facilitando esta conversão com menor utilização de energia. Não apenas com as zeólitas... Catalisadores, de uma forma geral, como a clorofila e a melatonina, e muitos outros, possuem a capacidade de ter afinidade vibracional seletiva para determinado tipo de moléculas e átomos.



Como impulsionar a conversão...


Podemos controlar as condições do meio, não apenas as tradicionais como temperatura, pressão, PH, concentrações, mas também o campo elétrico, a orientação magnética das moléculas, o nível de aglomeração (clusters) de moléculas em solução, irradiação de ondas eletromagnéticas ressonantes (micro-ondas, etc.) ou ondas sonoras (ultrassom, etc.), ionização, tratamentos superficiais (camadas específicas, deposição eletroquímica, etc.), artifícios de dinâmica dos fluidos (turbulência, vácuo, centrifugação, filtragem seletiva, etc.), ciclagem operacional (pressão, temperatura, concentração, tensão elétrica ou campo magnético, etc.). São os efeitos chamados aceleradores ou impulsionadores de conversão.



Conclusão


O hidrogênio, por ser a molécula mais simples, possui muita versatilidade de conexão molecular, e resulta em mais controle (ou assertividade) dos produtos da reação. Todos os materiais densos em energia química ou eletroquímica (não apenas os hidrocarbonetos) possuem hidrogênio na sua composição, ou reagem com o hidrogênio. Assim, podemos afirmar que ele tem um papel crucial na remodelação da nossa matriz energética, do dispositivo portátil e móvel, às instalações industriais de grande porte. E os catalisadores à base de minerais cristalinos por consequência também.


Como mensagem final, sugerimos que foquemos a nossa atenção científica e tecnológica mais para a vibração e menos para a matéria, mais para o silício e menos para o carbono*!



“Se você deseja entender o Universo, pense em energia, frequência e vibração.”

Nikola Tesla


* Digamos que o silício, base das estruturas minerais cristalinas, apresenta uma estrutura cristalina muito mais versátil que a do carbono, podendo gerar mais padrões geométricos de arranjos moleculares, com muito mais graus de liberdade, o que resulta em padrões vibracionais mais ricos, ou irradiações eletromagnéticas complexas, que por consequência, propiciam catalisadores mais versáteis e conversões de energia mais fáceis.



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