Produção de hidrogênio azul

O termo hidrogênio azul refere-se ao hidrogênio produzido a partir de gás natural ou carvão usando a reforma de metano a vapor (SMR) ou outros métodos e separado do CO2, que é contido usando captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS) reduzindo os níveis de gases de efeito estufa emitidos no meio ambiente. A cor azul indica o fluxo de energia mais limpo resultante do processo, que, na maioria das vezes, é mais econômico e comercialmente viável do que o hidrogênio verde totalmente renovável.

O hidrogênio azul não é apenas vários níveis de magnitude menos intensivo em carbono do que o hidrogênio cinzento, que é produzido a partir de combustíveis fósseis sem CCUS, mas os processos usados são mais facilmente escalonados e bem testados do que aqueles disponíveis para fazer hidrogênio renovável a partir da eletrólise. Esses fatores e a abundância de matéria-prima de hidrocarbonetos brutos podem dar ao hidrogênio azul uma vantagem econômica no mercado, uma vez que empresas e consumidores, particularmente no setor de transporte e indústria pesada, ponderam a incerteza nos preços de energia em curto prazo em relação às metas de sustentabilidade em longo prazo.

Todos os métodos existentes de geração de hidrogênio baseados em combustível fóssil e CCUS requerem energia, recursos de capital e mão de obra para operar e, provavelmente, sempre haverá processos industriais que emitam algum nível líquido positivo de carbono. As principais preocupações para produtores e usuários de hidrogênio azul hoje são a segurança, a eficiência e a confiabilidade. Garantir a pureza, controlar com precisão as unidades de processo, alcançar as maiores taxas de captura de CO2 possíveis, otimizar a capacidade de armazenamento e gerenciar os custos de energia e manutenção é necessário para garantir que um fornecimento constante de hidrogênio esteja disponível para atender à rápida elevação da demanda.

O método mais comum de fabricação de hidrogênio a partir do gás natural, a reforma de metano a vapor, é parte integrante da produção comercial em escala industrial de hidrogênio azul. O SMR aplica vapor sob altas temperatura e pressão a um catalisador químico que separa o hidrogênio da matéria-prima e vincula o carbono aos átomos de oxigênio da água, formando CO2 como um subproduto. O rendimento e a eficiência do processo dependem da manutenção de uma proporção ideal de vapor para carbono entrando no reformador, protegendo o catalisador do coqueamento e gerenciando o consumo energético.

CCUS refere-se a várias tecnologias de redução de emissões de gases de efeito estufa aplicadas à cadeia de valor de energia. No caso do hidrogênio azul, três dos métodos mais usados e bem compreendidos de captura de carbono são adsorção de oscilação de vácuo (VSA), adsorção de oscilação de pressão (PSA) e adsorção baseada em aminas. Embora a VSA e a PSA sejam capazes de capturar taxas acima de 90%, ambos os métodos enfrentam desafios semelhantes — garantir a segurança, a pureza e a confiabilidade, apesar das taxas de ciclo muito altas, e evitar vazamentos que causem menor eficiência de captura. A adsorção baseada em aminas envolve uma troca entre a energia necessária para regenerar o solvente químico usado no processo de captura de carbono e a taxa de eficiência do próprio processo.

Um ponto de venda importante para hidrogênio descarbonizado (azul) é que os tipos de tecnologias de automação necessárias para reduzir os custos e manter a eficiência já existem e são relativamente econômicos. A automação pode melhorar a eficiência e a rentabilidade de unidades de SMR controlando a proporção de vapor para carbono com maior precisão usando sistemas de controle do processo avançados, monitoramento online de ativos e medidores de vazão mássica. É possível estender a vida útil do catalisador usando análise contínua de composição química, que também é essencial para melhorar o desempenho dos métodos de CCUS mencionados acima. Quando aplicados para avaliar KPIs relacionados à energia, os sistemas de informação de gestão energética (EMIS) fazem com que as plantas de hidrogênio consigam alcançar suas metas ideais de uso de vapor e eletricidade de suas operações com mais facilidade