betsson

Icon-economia-circular.png

Transição Energética

Hidrogênio Sustentável

O que é

Ilustracao.png

O hidrogênio é uma grande aposta para a energia de baixo carbono, pois é capaz de armazenar e entregar uma grande quantidade de energia por unidade de massa e não possui, na sua composição, átomo de carbono, como os combustíveis fósseis.

Por estar raramente disponível na natureza, em algumas poucas jazidas naturais, ele precisa ser produzido a partir de outros recursos naturais e fontes de energia, por processos que podem ter alto ou baixo impacto ambiental.

O principal tipo de hidrogênio utilizado pela indústria é o H2 cinza, obtido de forma não sustentável, principalmente por reforma a vapor de gás natural, sem captura, utilização e armazenamento de CO2(CCUS).

Conheça os principais tipos de hidrogênio sustentável

Hidrogênio Azul

Produzido a partir da reforma a vapor do metano do gás natural, mas com captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS), garantindo baixos níveis de emissões de CO2.

Hidrogênio Verde

Produzido por meio de eletrólise da água com utilização de energia renovável, principalmente, eólica e solar, mas também hidráulica e, potencialmente, geotérmica e oceânica.

Hidrogênio Musgo

Produzido por conversão de biomassa, de biocombustíveis, de coprodutos derivados de matéria orgânica, com ou sem emprego de captura, utilização e armazenamento de CO2.

Armazenamento

O hidrogênio pode ser armazenado fisicamente como líquido ou gás comprimido, ser associado a sólidos ou carregado em moléculas maiores, conhecidos também como carreadores químicos. O armazenamento deve ser o mais adequado para o uso final do H2 e a melhor opção técnica, econômica e ambiental para a realidade local, além de estar previsto em protocolos e normas.

 Texto alternativo da sua imagem

Gás Comprimido

  • Requer tanques de alta pressão (350-700 bar).
  • Energia necessária para compressão de 2% a 3% do poder calorífico inferior do H2.
  • O tipo de reservatório depende do volume, duração e da disponibilidade local de reservatórios naturais, como cavernas de sal, cavernas rochosas ou campos de gás depletados.
  • É a alternativa mais utilizada, principalmente devido à sua alta eficiência energética, baixo custo de capital e operacional.
  • Baixa densidade energética volumétrica
 Texto alternativo da sua imagem

Líquido (LH2)

  • Requer temperaturas criogênicas, porque o ponto de ebulição do H2 à 1 atm (nível do mar) é de -252,8 ºC
  • Energia necessária para liquefação de 38% a 47% do poder calorífico do H2
  • Durante a estocagem, ocorrem perdas por evaporação; quanto menor o volume, maior a perda
  • É utilizado principalmente em aplicações espaciais, devido a sua alta eficiência volumétrica e gravimétrica
  • Possui baixa eficiência energética e alto custo
  • Demanda energética de 10 a 20 vezes maior para liquefação, em relação à compressão
 Texto alternativo da sua imagem

Carreadores químicos

  • O H2 é armazenado em moléculas maiores, como a amônia e os Líquidos Orgânicos Transportadores de Hidrogênio (LOHCs, na sigla em inglês)
  • Essas tecnologias podem ser reversíveis, quando o carreador pode ser usado de novo, ou não-reversível, quando não pode ser reaproveitado
  • Os LOHCs têm mais manuseabilidade que o hidrogênio líquido ou comprimido, pois está na fase líquida em temperatura ambiente
  • A amônia é o carreador mais barato, tem uma cadeia de produção madura, regulação existente e poder ser um produto de uso final
  • Alto consumo de energia e custos adicionais de conversão ou reconversão, e de transporte do carreador reversível à origem quando não utilizado no destino
 Texto alternativo da sua imagem

Associação a sólidos

  • O H2 é armazenado nas superfícies de sólidos, por adsorção, como em nanotubos de carbono, ou dentro de sólidos, por absorção, como em hidretos e redes metalorgânicas (MOFs, na sigla em inglês)
  • Essas tecnologias podem ser reversíveis, quando o sólido pode ser usado de novo, ou não-reversível, quando não pode ser reaproveitado
  • O armazenamento por hidreto de metal e adsorção por nanotubos de carbono têm grande potencial a ser explorado, devido à alta eficiência volumétrica quando comparado a outros métodos com H2puro
  • Método não convencional, ainda em fase de pesquisa

Transporte

Existem diferentes opções para transporte e distribuição de hidrogênio, a depender dos volumes, distância de entrega e circunstâncias locais. A otimização dessas combinações constitui o maior gargalho técnico ao crescimento da economia do hidrogênio. Entre essas possibilidades estão o transporte por caminhões ou navios, com H2 comprimido gasoso ou líquido, ou por gasodutos, com H2gasoso.

O transporte de hidrogênio via dutos representa a rota mais favorável técnica, econômica e ambientalmente, pois tem menores demanda energética, perdas no transporte e impacto ambiental, se comparada a outros meios. Atualmente, existem cerca de 5 mil km de gasodutos de H2 no mundo, uma infraestrutura ainda muito pequena, que requer trâmites com autoridades locais para ampliação.

Uma perspectiva para disponibilizar, a curto prazo, volumes importantes de H2 para fins energéticos é o transporte de mistura de hidrogênio nas redes de gás natural, em porcentagens e com pressões limitadas. Um fator limitante é a compatibilidade dos materiais das tubulações com o H2, o qual promove a degradação de propriedades mecânicas e rachaduras, em particular nas soldas, o que resulta em falhas das estruturas. Isso exige a criação de normas, avaliações técnicas e investimentos em adaptações.

 Texto alternativo da sua imagem

Gasodutos

Forma de H2 transportado
  • Transporta H2 sob forma gasosa
Distância
  • Mais barato para distâncias de até 1,5 km, podendo ser utilizado para distribuição local, conforme a quantidade de H2 e a logística já existente
Perdas
  • Consome de 0,77% a 0,93% do hidrogênio transportado a cada 100 km, a depender das condições operacionais do duto
Impactos ambientais
  • Apresenta os menores impactos ambientais, de 0,17 kg CO2eq por kg de H2 para transporte de 100 km e 0,26 kg de CO2eq por kg de H2 para transporte de 400 km
 Texto alternativo da sua imagem

Caminhões

Forma de H2 transportado
  • Transporta H2 em estado gasoso e líquido
Distância
  • Pode ser utilizado para distribuição local, conforme a distância, a quantidade de H2 e a logística já existente
Perdas
  • Consome cerca de 1,5% do hidrogênio transportado a cada 100 km nas condições tecnológicas atuais
Impactos ambientais
  • A energia gasta é estimada em 8,75 Megajoule (MJ) por kg de H2, cerca de 7,3% do poder calorífico inferior do H2
 Texto alternativo da sua imagem

Navios

Forma de H2 transportado
  • É o mais adequado para transporte de H2 sob forma líquida, quando há demanda estável e elevada. Mas também transporta H2gasoso.

Como é utilizado

como-e-utilizado.png

O hidrogênio pode ser utilizado na indústria tanto como matéria-prima, quanto como fonte de energia.  Em 2021, a demanda mundial por hidrogênio foi dividida entre as seguintes aplicações ou setores industriais:

  • 40 megatoneladas para o refino

  • 34 megatoneladas na produção de amônia

  • 15 megatoneladas na produção de metanol

  • 5 megatoneladas na indústria do aço (siderurgia)

Outros setores também utilizam o hidrogênio como agente redutor, em outras cadeias de produtos químicos; para hidrogenação de hidrocarbonetos, como na produção de combustíveis sintéticos; para hidrogenação de gordura, como na produção de margarina, além de aplicações de refrigeração e criogenia.

A demanda atual por si só pode ser descarbonizada por meio da substituição do uso de H2 de fontes fósseis (principalmente gás natural) por H2 de fontes renováveis.

O hidrogênio sustentável também pode ser usado para fornecimento de calor, geração elétrica, armazenamento de energia e como intermediário de Power-to-X.

O desenvolvimento de tecnologias disruptivas, como por exemplo, produção de aço com H2 puro, desenvolvimento de novos materiais, consolidação da produção de combustíveis sintéticos renováveis, também podem aumentar a demanda por hidrogênio sustentável na indústria.

Saiba como o hidrogênio é ou pode ser utilizado em cada setor e as oportunidades para diminuir as emissões de CO2.

Refino

O refino é um conjunto de atividades de processamento de uma matéria-prima para conversão em derivados e seu tratamento para adequação a regulamentações e aplicações técnicas. No caso do petróleo, o refino produz combustíveis, como GLP, querosene, gasolina, diesel e gás natural; lubrificantes, e insumos para produtos como asfalto, solventes e plásticos, dentre outros petroquímicos.

Fases de Refino

+

Oportunidades de descarbonização

O refino é a atividade com maior demanda por hidrogênio, dentro dos outros usos desse insumo no mercado global. Em 2021, houve o consumo de 40 megatoneladas (Mt) de H2, que resultaram na emissão de 200 Mt CO2.No Brasil, o refino consome aproximadamente 320 mil toneladas de hidrogênio por ano, principalmente, H2 cinza (de origem fóssil, sem CCUS).

Em geral, o H2 é produzido localmente, por meio de reforma catalítica de nafta ou reforma à vapor do gás natural, em unidades geradoras implantadas em refinarias. Essa autoprodução pode ser complementada pelo comércio do gás, segundo a oferta de empresas do nicho de gases industriais.

Em 2021, apenas 0,7% do hidrogênio usado no refino em todo o mundo foi de baixa emissão, em quatro plantas de produção de H2 verde (eletrólise da água) e em sete plantas adaptadas para com técnicas de captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS).

A principal oportunidade para que o setor de refino reduza suas emissões de carbono a partir do uso do hidrogênio é a substituição direta do H2 cinza por H2sustentável.

Exemplos de uso de H2 sustentável no refino

+

Amônia

A amônia (NH3) é produzida por meio do processo Haber-Bosch, a partir de uma reação entre o gás nitrogênio (N2) e o gás hidrogênio (H2), sob catálise em altas temperaturas (350-450 ºC) e alta pressão (200 a 300 bar). O nitrogênio é normalmente retirado do ar atmosférico e o hidrogênio, de fontes fósseis, sendo 70% de gás natural. O restante vem, majoritariamente, do carvão, cujo uso se concentra na China, que representa quantidade significativa de capacidade mundial de refino.

Do total de produção da amônia, 70% são direcionados para a fabricação de fertilizantes nitrogenados, utilizados na agropecuária. Como o Brasil importa grande quantidade desse tipo de produto, o desenvolvimento da produção interna de amônia a partir do H2 sustentável é uma oportunidade para equilibrar a balança comercial de fertilizante e fortalecer o agronegócio do país, como prevê o Plano Nacional de Fertilizantes (PNF) 2022 - 2050.

A amônia possui também aplicações menores, tais como fluido refrigerante, agente redutor ou oxidantes em processos químicos, agente sanitário em soluções aquosas, e insumo para produção de ácido nítrico, polímeros e fibras sintéticas.

A amônia (NH3) é o produto químico com maior demanda industrial de H2. Em 2021, foram produzidas 190 megatonelada (Mt) de NH3 globalmente, com o consumo de aproximadamente 34 Mt de H2.

 

Oportunidades de descarbonização

Para que a produção da amônia tenha suas emissões de carbono reduzidas, uma possibilidade é a substituição de hidrogênio cinza por hidrogênio sustentável.

Exemplos de uso de H2 sustentável para amônia

+

Exemplos de redução de emissão de CO2

+

Usos emergentes de NH3

A amônia apresenta diversas vantagens para ser utilizada como combustível marítimo de baixo carbono e carreadora de H2. No estado líquido (-33 °C), a amônia tem densidade energética em base volumétrica de (12,7 MJ/L), 50% maior que a do hidrogênio líquido (8,49 MJ/L), que entra no estado líquido com temperatura bem menor (-253 °C). Essas características tornam a amônia mais apropriada para aplicações auto-propelidas de baixo carbono, estocagem de matéria-prima ou armazenamento de energia, em comparação com sistemas de baterias, por exemplo.

Por outro lado, para realizar a decomposição da NH3 para gerar H2, há a desvantagem de perda de 30% do conteúdo energético da amônia. Ainda assim, a maturidade no manejo da amônia é superior ao do H2 líquido, fazendo com que ela seja uma candidata promissora no curto e médio prazo para fins de exportação, principalmente para a Europa.

Exemplos de uso da amônia como carreadora de H2

+

Metanol

O metanol (CH3OH ou MeOH) é produzido a partir da reforma de fontes fósseis, seguida de um processo catalítico, com pressões entre 50 e 100 bar e temperaturas entre 200 ºC e 300 ºC. Na China, onde se concentra 50% da produção global de metanol, a matéria-prima utilizada é o carvão, o que acarreta em um fator de emissão de 2,2 toneladas (ton) de  CO2 por ton de MeOH. No resto do mundo, a fonte fóssil predominante é o gás natural, o que contribui para diminuir a pegada de carbono.

O consumo específico de H2 na produção de metanol varia conforme as proporções de monóxido (CO) e dióxido de carbono (CO2) obtidas das matérias-primas. Considerando a oferta e demanda atual, a produção de metanol possui um consumo específico de 0,130 toneladas (ton) de H2 por ton de MeOH, levando em consideração o rendimento teórico da reação do CO com H2. O metanol sintético, produzido a partir de fontes sustentáveis de CO2 e H2, tem um consumo específico estimado igual a 0,191 ton de H2 por ton de MeOH.

O metanol é usado na indústria química, principalmente, para produção de formaldeído, usado na fabricação de resinas. Além disso, um terço da produção global de metanol atende ao setor de combustíveis. Na produção de biodiesel, ele é usado como álcool reagente na reação de transesterificação, junto a óleos derivados de diversas matérias-primas. Ele ainda pode ser utilizado diretamente como aditivo à gasolina ou na produção de Éter metil terciário butílico (MTBE), também usado como aditivo.

No entanto, o uso e manejo do metanol nas escalas de varejo ou atacado, depende da regulamentação de cada país, uma vez que ele é muito tóxico.

Aplicações emergentes do metanol

+

Oportunidades de descarbonização

Uma das formas de diminuir as emissões de carbono na produção de metanol decorrem da capacidade de se produzir H2 sustentável, evitando-se fontes fósseis. Outras formas envolvem a utilização de fontes de carbono biogênico, de gases efluentes industriais, ou ainda, de CO2 capturado diretamente da atmosfera.

Exemplos de descarbonização para o metanol

+

Siderurgia

A siderurgia se dedica à fabricação e tratamento de aços e ferros fundidos. O aço é uma liga metálica formada por ferro e até 2% de carbono, utilizada desde a construção civil até a fabricação de bens de consumo.

A fonte primária do aço é o minério de ferro, que, nos tipo de maior qualidade, têm alto teor de ferro, de 60% a 65%, além de outros metais, principalmente, sob forma oxidada. Assim, é necessário remover impurezas; reduzir o ferro, ou seja, remover oxigênio do material; incorporar carbono para conferir dureza, e adicionar outros metais para produção de ligas de aço com propriedades mecânicas e químicas adequadas à aplicação final. Também é possível reaproveitar sucatas, pois elas têm teor de ferro maior que 95%, o que contribui para redução do uso de matérias-primas frescas.

O setor emite, em média, 1,91 toneladas de CO2 por tonelada de aço bruto em todo o mundo, devido à alta demanda por energia para sua produção e à utilização de fontes fósseis de carbono, como carvão e gás natural, durante o processo.

Conheça as principais formas de produção do aço:

Rota de ProduçãoDefiniçãoFator de emissão mundial
(por tonelada de aço bruto)
BF-BOF
(Alto-forno)
O minério de ferro é aglomerado (fase de sinterização), enquanto o carvão é refinado para obtenção de material rico em carbono (fase de coqueria). Em sequência, as matérias-primas são inseridas no alto-forno, que vai produzir ferro gusa. Em um conversor, esse intermediário é refinado para ajuste do teor de carbono e remoção de impurezas.2,32 ton
de CO2
ST-EAF
(sucata - forno elétrico)
Principalmente sucatas de aço (ST) são processadas em um forno por fornecimento de energia elétrica (EAF), por meio de eletrodos de carbono.0,67 ton
de CO2
DRI-EAF
(ferro esponja - forno elétrico)
O minério de ferro é reduzido a ferro esponja, que ainda está no estado sólido, com utilização de gás natural ou carvão reformado. O ferro esponja é convertido em aço em fornos de arco elétrico.1,65 ton
de CO2

A rota BF-BOF abrange 70% da produção global de aço, e as rotas do EAF, os demais 30%. Segundo o Instituto Aço Brasil, no país, 75% da produção do aço provém da rota BF-BOF e 25% da rota EAF.

Conheça medidas de descarbonização já adotadas pelo setor:

Integração energética e de resíduos

+

Incorporação de sucata e reciclagem

+

Aprimoramento tecnológico

+

Oportunidades de descarbonização

Para diminuir as emissões de carbono na siderurgia, é possível utilizar o hidrogênio como agente redutor do minério de ferro, em substituição a fontes fósseis como carvão e gás natural. Outra possibilidade é o uso do hidrogênio como vetor energético na combustão em alto forno, na sinterização de minério de ferro e no aquecimento e fusão de metais.

Uso de H2 sustentável em DRI-EAF

A vertente mais disruptiva para descarbonizar a produção do aço é o desenvolvimento da rota DRI-EAF para uso de H2 sustentável puro.

Exemplos em DRI-EAF

+

Uso de H2 sustentável em alto-forno

A continuação do uso de alto-fornos para produção de aço com menor pegada de carbono tem limitações, e as atuais medidas de redução de emissões nesta rota estão relacionadas ao uso de agentes redutores em complemento ao coque, como carvão pulverizado, óleo, gás natural e tipos adequados de biomassa.

O hidrogênio pode entrar como agente complementar, no curto ou médio prazo, mas ainda é necessária a promoção de pesquisas sobre a termodinâmica e cinética do processo. No entanto, a injeção de hidrogênio em alto-forno seria a solução com maior maturidade tecnológica e que pode ser adotada no curto e médio prazo em comparação com o uso de hidrogênio puro em DRI.

Limitações em alto-forno

+

Tecnologias CCUS

Na rota BF-BOF, o uso de tecnologias de captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS) pode contribuir para o sequestro de CO2 de gases de exaustão e do gás de coque da pirólise do carvão e biomassa. Na rota DRI-EAF, CCUS pode ser implementado sobre o gás natural reformado ou gás de coque para produção de H2 azul, ou diretamente sobre os gases residuais e de exaustão dos processos.

Outros exemplos de uso de H2 e técnicas de CCUS

+

Vidro

Ovidro é um material que tem uma grande variedade de aplicações. Sua produção consiste na dosagem de matérias-primas, materiais fundentes e aditivos, que são misturados até ficarem homogêneos e colocados em um forno, onde ocorre a fusão do material. As etapas seguintes eliminam a formação de bolhas, com o objetivo de obter-se um material homogêneo. Finalmente, a etapa de conformação adequa o vidro à sua aplicação desejada, com o consumo de, principalmente, energia elétrica, a partir de técnicas como sopragem, prensagem e estiramento. Etapas de recozimento, resfriamento e operações secundárias finalizam o material.

Aintensidade energética para produção e disponibilização do vidro, que, no Brasil, pode ser estimada em 7,5 gigajoules (GJ) por tonelada de vidro, é responsável por grande parte da sua pegada de carbono do produto final. No país, 80% da energia provém do uso de gás natural, em fornos de fusão e têmpera, e 20% de eletricidade, em peneiradores, misturadores e técnicas de conformação.

Em todo o mundo, de 75% a 85% das emissões de carbono para fabricação de vidro vêm da queima de combustíveis para a etapa de fusão, enquanto de 15% a 25% corresponde à decomposição de carbonatos utilizados na mistura de materiais.

Uma demanda já existente de H2 da indústria de vidro é o seu uso em conformações com banho de estanho. O H2 participa na promoção de uma atmosfera redutora para evitar a oxidação do vidro e impedir defeitos.

Aplicações do vidro

+

Oportunidades de descarbonização

Reciclagem e CCUS

Devido à elevada capacidade de reciclagem do vidro, o setor já se aproveita dessa oportunidade para descarbonizar o produto, por meio da reintegração de 100% dos resíduos gerados pela fábrica, ou ainda de produtos finais que passaram por consumo e podem ser reciclados. 

A indústria do vidro também pode se beneficiar de tecnologias de captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS), principalmente para mitigar as emissões oriundas do uso de matérias-primas frescas ou da queima de combustíveis.

 

H2 como vetor energético

O setor de vidro tem potencial de atrair demandas maiores de hidrogênio, se for possível sua utilização como combustível alternativo ao gás natural, nos fornos de fusão. Alguns testes já estão em andamento.

Exemplo de testes de uso de H2 como vetor energético

+

Cerâmica

De modo geral, os materiais cerâmicos são constituídos de minerais específicos, por exemplo, argilas, no caso dos tijolos, que são processados, misturados, umidificados, compactados e moldados. Após a moldagem, o material passa por uma fase de secagem natural ou artificial, que é conduzida lentamente para que a evaporação da água não produza trincas ou deformações nas peças.

Após essa etapa, a secagem é intensificada em fornos, na fase de queima. Nesta fase, a temperatura é controlada para que o material perca água e ocorram as devidas reações químicas, de modo que, ao final do processo, a peça possua as propriedades técnicas adequadas, segundo sua utilidade. 

Cerâmica vermelha

Materiais de corpo vermelho, como tijolos e telhas, que são intensamente empregados para fins estruturais e na construção civil




 

  • Intensidade energética
    2,05 GJ por tonelada de cerâmica

Cerâmica branca

Materiais de corpo branco com uma camada vítrea transparente, em geral. Na construção civil, é utilizada em pisos ou revestimentos e em peças sanitárias. Na indústria pesada, é matéria prima para equipamentos refratários, que precisam ser resistentes a esforços mecânicos, variações de temperatura e ataques químicos

  • Intensidade energética
    4,10 GJ por tonelada de cerâmica

 

A produção de cerâmica necessita de um consumo significativo de energia. No Brasil, as fontes para atender a grande parte dessa demanda energética provêm de biomassas de baixo custo (lenha, cavaco, serragem), principalmente no caso da cerâmica vermelha. Na produção de cerâmicas brancas, as fontes mais utilizadas são gás natural (55%) e carvão vapor (36%).

A eletricidade tende a ser em torno de 8% do consumo energético, tanto no subsegmento da cerâmica vermelha como na branca, com captação por meio da rede elétrica local

Oportunidades de descarbonização

Os esforços de descarbonização clássicos implementados pelo setor de cerâmica são para melhoria da eficiência energética dos fornos, integração de calores residuais na linha de produção e cogeração dentro da fábrica.

O H2 pode ser usado para reduzir a pegada de carbono no material na substituição de combustíveis fósseis ou vetores de menor eficiência de queima. A  utilização do H2 no setor, no entanto, depende da adequação dos fornos e queimadores, das características e efeitos da fonte térmica nos processos de secagem e queima, e do eventual grau de interferência nas propriedades técnicas do material cerâmico. Alguns testes para isso já estão em andamento.

Exemplos de teste de uso do H2 como vetor energético

+

Cimento

Ocimento é um material amplamente utilizado na indústria da construção. Para sua produção, utiliza-se principalmente calcário, e pode-se adicionar também minério de ferro, bauxita, areia, xisto e argila. Essa composição passa por etapas de britagem, moagem e homogeneização, até ser transformado em clínquer por meio de um processo de calcinação, decomposição térmica para transformação do calcário em cal, com liberação de gás carbônico. O clínquer, fase básica do cimento, é misturado e homogeneizado com outros minerais, como gesso, para formar o cimento.

A indústria do cimento participa em 7% das emissões globais de CO2. A fase de calcinação consome fontes fósseis de energia para fornecimento de calor e libera CO2 derivado do carbono presente na composição do calcário. A queima de combustível é responsável por 30% a 40% das emissões do processo, enquanto as reações na calcinação são responsáveis por 60% a 70%. A fabricação de cimento envolve também certo consumo de eletricidade, que contribui com 5% das emissões de CO2, a nível global.

No Brasil, as origens das emissões do cimento são estimadas em 36% por queima de combustíveis e 63% pelas reações na calcinação. Nossa matriz energética mais limpa, devido às usinas hidrelétricas, e potencial para eólica e solar, reduz a participação da eletricidade para 1% das emissões de CO2.

Indústria do cimento no Brasil

+

Oportunidades de descarbonização

Substituição do clínquer e co-processamento

Uma das opções para que a indústria do cimento reduza suas emissões de gás carbônico é a substituição do clínquer por resíduos de menor pegada de carbono e que confiram propriedades adequadas ao material. Atualmente, o cimento tem um fator clínquer, relação clínquer/cimento, de 0,67. Pretende-se, até 2050, reduzir esse fator para 0,52. Para isso, é necessário que os substitutos estejam disponíveis em escala adequada e próximos das cimenteiras.

Os substitutos ao clínquer já empregados são escória de alto forno, cinzas volantes, fíler calcário e argilas calcinadas. As escórias e cinzas sofrem restrições de oferta por parte da indústria siderúrgica e geradoras termoelétricas de carvão. O fíler calcário e argilas calcinadas têm mais probabilidade de promoverem a substituição no longo prazo, mas têm a desvantagem de serem matérias-primas brutas, com origem no setor extrativista.

Outra possibilidade para descarbonização já utilizada pelo setor é a substituição de fontes fósseis para geração de energia térmica na fabricação do cimento, por fontes alternativas. Em geral, 85% da matriz térmica do setor no Brasil é coberta por coque de petróleo, combustível fóssil sólido. Os demais 15% são de descartes como pneus inservíveis, resíduos urbanos e industriais; e fontes de biomassa, como carvão vegetal e resíduos agrícolas.

Outras práticas para descarbonização

+

H2 como combustível e tecnologias de CCUS

O hidrogênio também tem potencial de contribuir na produção do cimento como combustível alternativo. Diante das dificuldades de substituição total do clínquer, outra oportunidade de descarbonização é o uso de tecnologias de captura, utilização e armazenagem (CCUS) aplicadas sobre as emissões pós-combustão do processo, combinadas com o uso do H2 como matéria-prima para fabricação de outras substâncias ou materiais.

Exemplos de uso do H2 como combustível e de CCUS

+

Políticas e Regulação

politica-e-regulamentacao.png

Política Nacional de Hidrogênio (PNH2)

Programa Nacional de Hidrogênio (PNH2) foi criado em junho de 2022, por meio da Resolução n.º 6 do Conselho Nacional de Política Energética (CNPE). O programa tem seis eixos estratégicos, que abrangem vários aspectos da cadeia de valor do hidrogênio.

As cinco câmaras temáticas do PNH2

As câmaras são responsáveis pela formulação de planos trienais para a cadeia do hidrogênio, que são aprovados pelo conselho gestor do programa (Coges-PNH2), formado por representantes de diferentes ministérios e instituições.

  • Fortalecimento das Bases Científico-Tecnológicas, coordenada pelo Ministério de Ciência, Tecnologia e Inovação

  • Capacitação de Recursos Humanos, coordenada pelo Ministério da Educação

  • Planejamento Energético, coordenada pelo Ministério de Minas e Energia

  • Arcabouço Legal e Regulatório-Normativo, coordenada pelo Ministério de Minas e Energia

  • Abertura e Crescimento do Mercado e Competitividade, coordenada pelo Ministério do Desenvolvimento, Indústria, Comércio e Serviços

Certificações

A certificação do hidrogênio deve estabelecer indicadores confiáveis e claros de sustentabilidade, que sejam reconhecidos por agentes de mercado e reguladores, de forma a alcançar o desenvolvimento dos mercados de carbono e aumentar o acesso a linhas de crédito para projetos.

A certificação pode ocorrer por mecanismos mandatórios, como programa de governo e instituições oficiais, ou por esquemas voluntários, em que agentes privados definem os critérios e promovem programas de certificação. Os escopos podem ser diferentes entre programas, conforme as prioridades socioeconômicas de cada país. Por isso, para o desenvolvimento de um mercado de H2 robusto, com diferentes agentes e acordos, é necessário que os critérios de um arcabouço regulatório sejam harmonizados para atender a um contexto diverso.

Conheça os principais critérios adotados em certificações

Fator de emissão de CO2

Os principais programas têm adotado as métricas do GHG Protocol, uma das principais ferramentas para cálculo de emissões de gases de efeito estufa.

Adicionalidade

Caso o eletrolisador não seja integrado ao gerador de energia renovável, o H2 derivado de eletrólise deve ser alimentado com energia renovável de projetos novos.

Correlação temporal

Quando o eletrolisador e o gerador de energia renovável não estão integrados, a eletricidade renovável produzida em um determinado intervalo de tempo deve ser consumida concomitantemente pelo eletrolisador.

Correlação geográfica

Quando não há integridade física entre o gerador de energia renovável e o eletrolisador, a eletricidade renovável deve ser produzida e consumida dentro de um espaço físico aceitável.

Outros critérios podem ser adotados

  • Uso de água

  • Uso do solo

  • Definição de fronteira para contabilização de emissões

Certificadores com reconhecimento internacional

AAgência Internacional de Energia Renovável (IRENA) lista processos de certificação de H2 no mundo, dentre os quais, há quatro esquemas voluntários que têm certificados com reconhecimento internacional. Empresas brasileiras podem solicitar certificações em mecanismos internacionais. Conheça:

CertifHy
 

União Europeia
 

Ir para o site

TÜV Rheinland

União Europeia
 

Ir para o site

Green Hydrogen Organisation

Internacional

Ir para o site

Smart Energy Council

Austrália

Ir para o site

Certificação no Brasil

Câmara Nacional de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE) emite uma versão inicial de certificados para H2 verde, ou seja, produzido por eletrólise. A certificação tem bastante potencial de credibilidade, uma vez que o órgão é responsável pelo registro dos contratos de geração elétrica no país. A certificação é gratuita e abrange somente emissões de escopo 2, emissões indiretas, provenientes da energia elétrica.

Conheça as classificações de H2 pela CCEE:

  • Autoprodução com energia renovável - Energia elétrica utilizada é produzida por fontes próprias e renovadas. É atribuído fator de emissão zero.
     
  • H2 de fonte renovável - Há contrato de compra de energia, ou Power Purchase Agreement (PPA), principalmente, o Contrato de Comercialização de Energia no Ambiente de Contratação Livre (CCEAL). É atribuído fator de emissão zero.
     
  • H2 de fonte parcialmente renovável - Parte da energia elétrica utilizada é do Sistema interligado Nacional (SIN) do Brasil. O fator de emissão adotado é o mesmo definido para o SIN pelo Ministério de Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI).

Conheça a certificação

Primeira empresa certificada do Brasil

A certificação pioneira de H2 na América Latina pertence à unidade da White Martins em Pernambuco, que obteve o certificado para produção de H2 verde neutro em carbono pelo esquema voluntário da TÜV Rheinland H2. A certificação envolve a produção de 156 toneladas por ano de H2, a partir 1,6 MW de energia solar para eletrólise.

Essa certificação segue diretrizes europeias previstas na Diretiva de Energia Renovável (RED II) e normas ISO para avaliação de ciclo de vida do H2. Assim, o certificado é promissor para o atendimento de interesses de exportar para a União Europeia.

Normas

normas.png

O processo de normatização e padronização é fundamental para acelerar a certificação do hidrogênio sustentável e reduzir o seu custo.

ISO

A International Organization for Standardization (ISO), organização internacional não-governamental independente, mantém o comitê técnico 197 (TC-197) - Tecnologias de hidrogênio para normalização na área de sistemas e dispositivos para produção, armazenamento, transporte, medição e uso de hidrogênio. O TC tem 34 membros e 14 observadores.

Acesse o catálogo de normas ISO sobre hidrogênio, com normas publicadas, em andamento, retiradas e deletadas (em inglês).

Conheça o catálogo de normas

 

ABNT

Na Agência Brasileira de Normas e Técnicas (ABNT), o tema é de competência da Comissão Especial de Estudo 067 (CEE-067). A comissão trata da normatização do campo de tecnologia de hidrogênio, compreendendo sistemas e dispositivos para produção, armazenamento, transporte, medição e uso do hidrogênio, bem como pilhas ou células a combustível de hidrogênio, em relação a terminologia, requisitos e métodos de ensaio.

Acesse a lista de comissões da ABNT e selecione a CEE-067 para saber os projetos em andamento:

Conheça os projetos da comissão

Se houver erro no link de comissões da ABNT, solitice informações sobre projetos na CEE pelo Fale Conosco da ABNT.

Conheça outras normas da ABNT produzidas antes da formação da CEE-067, mas sem atualização recente:

ISO

Na International Organization for Standardization (ISO), existem comitês técnicos (TC) que tratam de normas para setores específicos e comitês transversais que tratam de normas para um ou mais setor.

Um exemplo de grupo transversal é o TC 207 - Gestão ambiental, cujo escopo é abordar impactos ambientais e climáticos, incluindo aspectos sociais e econômicos relacionados, em apoio ao desenvolvimento sustentável. O TC tem 77 membros e 45 observadores.

Acesse o catálogo de normas do TC 207, com normas publicadas, em andamento, retiradas e deletadas (em inglês):

Conheça o catálogo de normas

Se houver erro no link de comissões da ABNT, solitice informações sobre projetos na CEE pelo Fale Conosco da ABNT.

Outras iniciativas internacionais

No âmbito internacional, várias entidades de empresas emissoras de CO2 e outros gases de efeito estufa (GEE) se articulam para criar soluções de descarbonização e tentar incorporá-las em normas técnicas já existente. Um exemplo é a Associação Internacional de Produtores de Petróleo e Gás (IOGP), que trabalha em conjunto com as principais organizações normativas do mundo, como a ISO, o Instituto Americano de Petróleo (API, na sigla em inglês) e o Comitê Europeu de Normalização (CEN).

 

ABNT

Assim como na ISO, na Agência Brasileira de Normas e Técnicas (ABNT), a descarbonização é tratada em diversas comissões para cada setor e comissões que tratam de temas transversais, cujas normas podem ser aplicadas a um ou mais de um setor.

As normas mais gerais e aplicáveis a qualquer setor são conduzidas no Comitê Brasileiro (CB) 38 - Gestão ambiental.

Acesse a lista de comissões da ABNT e selecione a CB-38 para saber os projetos em andamento:

Conheça os projetos da comissão

Capacitação

capacitacao.png

Cursos

É primordial para o desenvolvimento da cadeia de hidrogênio, a formação de mão de obra especializada, tanto nos aspectos técnicos e ambientais, quanto na questão da viabilidade econômica e regulatória.

Conheça cinco cursos completos relacionados ao tema oferecidos no Brasil, de forma regular, por instituições de ensino e associações do setor energético. Não são considerados programas de pós-graduação stricto sensu.

Hidrogênio Sustentável
MBI em Hidrogênio Verde
Modalidade
Pós Graduação lato-senso
Oferecido por
SENAI CIMATEC
Introdução ao Hidrogênio Verde
Modalidade
Extensão
Oferecido por
SENAI-CE
Hidrogênio Verde: Tecnologias, Custos e Transição Energética do Brasil
Modalidade
Extensão
Oferecido por
Canal Solar
MBI em Hidrogênio Verde
Modalidade
Pós Graduação lato-senso
Oferecido por
SENAI CIMATEC
Hidrogênio e Transição Energética
Modalidade
Extensão
Oferecido por
AHK RioGesel-UFRJPUC-Rio
Hidrogênio Verde - 2023
Modalidade
Extensão
Oferecido por
MEGAWHAT
Hidrogênio Verde - Tecnologias e Aplicações
Modalidade
Extensão
Oferecido por
SENAI -SP
Hidrocarbonetos e Hidrogênio Renovável a partir do Biogás
Modalidade
Extensão
Oferecido por
CIBIOGAS
Curso Célula a combustível
Modalidade
Extensão
Oferecido por
UFMG
Transição Energética
MBE Energia
Modalidade
Pós Graduação lato-senso
Oferecido por
IEPUC
Gestão Eficiente de Energia - European Energy Manager (EUREM)
Modalidade
Pós Graduação lato-senso
Oferecido por
AHK RioCOPPE-UFRJ IHK Nürnberg (Alemanha)

Rede de fornecedores

rede-de-fornecedores.png

Escolha o equipamento

E tenha acesso à lista de fornecedores e os projetos em que o equipamento é utilizado
PaísFornecedorSiteProjetos

Financiamento

financiamento.png

Programas de financiamento

Conheça oportunidades de financiamento de projetos relacionados ao H2 sustentável e preservação de meio ambiente

BNDES

O Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social tem o Programa BNDES Hidrogênio Verde, de financiamento de projetos-piloto de produção do H2 verdes gerado com uso de energias renováveis, com a combinação de dois instrumentos de apoio, a linha BNDES Finem - Meio Ambiente e o Programa Fundo Clima.

Banco do Nordeste

O Banco do Nordeste tem o Programa de Financiamento à Sustentabilidade Ambiental para desenvolver empreendimentos e atividades econômicas relacionadas à preservação, conservação, controle e recuperação do meio ambiente, com foco na sustentabilidade e na competitividade das empresas e cadeias produtivas.

Projetos de referência

O nível de maturidade da cadeia de fornecedores da indústria de hidrogênio sustentável ainda é baixo, mas a análise de projetos em desenvolvimento é importante para o acúmulo de conhecimento técnico e econômico.

Conheça os principais bancos de dados de projetos de hidrogênio previstos, em construção, comissionados ou descomissionados em vários países, além de outros projetos específicos importantes

 

projetos-de-referencia.png

Bancos de projetos

Organismos nacionais e internacionais, de origem governamental ou não, mantêm diversos bancos de dados de projetos que utilizam o hidrogênio como produto final ou intermediário para produtos de baixo impacto ambiental, com finalidade energética ou redução de impacto ambiental.

Conheça alguns bancos de dados de projetos, que estão divididos por seu escopo (mundial, regional e nacional):

Nível de desenvolvimento
Projetos Previstos
Em construção
Comissionados
Descomissionados
Escala
Larga Escala
Unidade de demonstração
Projetos pilotos

Projetos destaques

Conheça outros seis projetos importantes relacionados ao hidrogênio sustentável:

CNI e H2sustentável

cni-e-h2-sustentavel.png

Desde 2021, a CNI tem trabalhado na implementação da Estratégia da Indústria para uma Economia de Baixo Carbono, em quatro pilares: transição energética, mercado de carbono, economia circular e conservação florestal.

Especificamente no pilar de transição energética, a CNI contribuiu para a criação de políticas para desenvolvimento de novas tecnologias limpas, como o hidrogênio sustentável, cujo vetor energético tem potencial tanto para descarbonização quanto para geração de empregos, atração de investimentos e desenvolvimento de modelos de negócios.

Em agosto de 2022, a CNI lançou o estudo “Hidrogênio Sustentável: perspectivas e potencial para a indústria brasileira”. Em outubro de 2022, foi criado o Comitê Indústria para o Hidrogênio Sustentável, para elaboração de uma estratégia de criação de marcos regulatórios e políticas públicas para o hidrogênio sustentável, que incorpore elementos necessários para o desenvolvimento desse vetor.

Em 2023, a CNI lançou esta nova seção do canal Indústria Sustentável, que reúne informações úteis  para implementação e avaliação de projetos de hidrogênio sustentável, com objetivo de contribuir para a promoção da descarbonização da indústria brasileira.

Esse projeto é desenvolvido em parceria com o Instituto de Energia da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (IEPUC), com financiamento da GIZ (Deutsche Gesellschaft fuer Internationale Zusammenarbeit). O projeto conta ainda com o apoio de empresas e instituições que participam do Comitê de Hidrogênio da CNI.

Membros do Comitê Indústria para o Hidrogênio Sustentável

  • ABIAPE
  • ABEEÓLICA
  • ABIMAQ
  • ABIQUIM
  • ABIVIDRO
  • ABRACE
  • ABSOLAR
  • Aço Brasil
  • AirLiquid
  • ASPACER/ANFACER
  • ANFAVEA
  • ArcelorMittal
  • BP
  • Braskem
  • Braskem Voqen 
  • Be8
  • CIBiogas
  • Cebrace
  • Cimatec (Bahia)
  • Clariant
  • CSN
  • CTG-Brasil
  • SENAI – Departamento Nacional
  • EDP
  • Engie
  • Equinor
  • Federação das Indústrias do Estado de Pernambuco (FIEPE)
  • Federação das Indústrias do Estado do Ceará (FIEC)
  • Federação das Indústrias do Estado do Rio de Janeiro (Firjan)
  • Federação das Indústrias do Estado do Rio Grande do Norte (FIERN)
  • Federação das Indústrias do Estado do Rio Grande do Sul (FIERGS)
  • Federação das Indústrias do Estado da Bahia (FIEB)
  • FMASE
  • Furnas
  • Gerdau
  • GIZ - Euroclima
  • IBP
  • IISE - RN (Instituto de Inovação de Energias Renováveis)
  • IPT-USP Unidade de Energia
  • Itaipu Binacional
  • Nadir Figueiredo
  • Oleoplan
  • Ômega
  • Oxiteno
  • Petrobras
  • Prumo
  • PUC-Rio
  • QAIR
  • Raízen
  • Repsol
  • SAE Brasil
  • Shell
  • Siemens
  • SNIC/ABCP
  • Ternium BR
  • Tupy
  • ÚNICA
  • Unigel
  • White Martins
  • Vale
  • Vestas

Parceiros 

global-gateway.pngCooperação Alemã.pngMDIC.pngCNI.png
topo
betsson Mapa do site