Tipos de Hidrogênio: Por que eles têm cores?

Você conhece os diferentes tipos de hidrogênio, um dos elementos químicos mais abundantes na natureza?

Ele é extraído de outras substâncias, como água ou combustíveis fósseis, por meio de processos variáveis, que envolvem consumo de energia e emissões de gases de efeito estufa.

Aliás, o hidrogênio é invisível, incolor, sem cheiro (inodoro) e até sem sabor; porém, mesmo sem ter uma cor definida, ele é classificado perante um espectro de cores.

À primeira vista, parece confuso ou até estranho, mas essa classificação tem um propósito bem claro: entender o impacto da presença do hidrogênio na natureza. Isso ajuda a comunicar de forma simples e prática uma outra realidade: nem todo hidrogênio é limpo.

Por outro lado, ele carrega consigo o papel principal como solução para um planeta mais limpo e eficiente, ou seja, sem emissões de CO₂ na natureza.

Após a leitura deste artigo, você compreenderá todas as nuances relacionadas aos diferentes tipos de hidrogênio.

Quais os tipos de hidrogênio?

Assim, a forma como se produz o hidrogênio influencia diretamente sua classificação por cores, pois reflete o impacto ambiental de cada processo.

Entre os tipos de hidrogênio mais discutidos em estudos técnicos e políticas energéticas globais, estão:

Hidrogênio verde, rosa e turquesa;
Azul, laranja e branco;
Cinza, marrom e preto;

Por essa razão, surgiu o apelido ‘Arco-íris do Hidrogênio’, uma expressão bem popular no cenário internacional, como ‘Hydrogen Rainbow’.

Hidrogênio verde

Então, produz-se o hidrogênio verde sem gerar emissões nocivas, pois utilizam-se fontes renováveis, como energia solar, eólica e hídrica, para realizar a eletrólise da água (H₂O).

Nesse processo, os eletrólitos dividem a molécula de água em hidrogênio e oxigênio por meio de uma reação eletroquímica.

Apesar de seus benefícios ambientais bastante evidentes, ele ainda representa uma pequena fração da produção global, devido ao custo e infraestrutura elevados.

Contudo, espera-se uma queda significativa nos preços à medida que a tecnologia evolui e a produção global aumenta.

Hidrogênio rosa

Aliás, o hidrogênio rosa é produzido por meio da eletrólise da água, utilizando energia elétrica proveniente de usinas nucleares.

Assim, esse tipo de hidrogênio é considerado de baixas emissões de carbono, já que as reações nucleares não liberam CO₂ diretamente no processo de geração de energia.

Apesar disso, é importante destacar um ciclo completo da energia nuclear e incluem:

Mineração;
Enriquecimento do urânio;
Construção;
Operação das usinas;
Tratamento de resíduos radioativos;

Tudo isso envolve emissões indiretas de carbono, ainda que em níveis bem inferiores aos dos combustíveis fósseis.

Além disso, o urânio, utilizado como combustível nuclear, é um recurso não renovável, pois ele não se regenera em escalas de tempo compatíveis com a vida humana.

Isso levanta questões sobre a sustentabilidade de longo prazo do hidrogênio rosa, especialmente diante da crescente demanda por soluções energéticas renováveis.

Hidrogênio turquesa

Gera-se o hidrogênio turquesa por um processo chamado “pirólise” do gás metano, sendo aquecido e dividido em dois componentes:

Hidrogênio;
Carbono sólido;

Aliás, o carbono em estado sólido pode ser armazenado ou reutilizado em outras indústrias, como na fabricação de pneus ou materiais compósitos, evitando sua liberação na atmosfera.

Os principais desafios desta tecnologia são o uso em larga escala industrial e redução dos custos dos equipamentos necessários para manter o processo eficiente e seguro.

Hidrogênio laranja

Este é classificado por algumas instituições como, “hidrogênio musgo” e é gerado a partir de fontes de bioenergia, como biomassa, biocombustíveis, biogás ou biometano.

Em geral, obtêm-se esses insumos por meio de resíduos agrícolas, restos de alimentos, lodos orgânicos ou até resíduos industriais biodegradáveis.

Assim, torna a produção de hidrogênio laranja uma forma de gerar energia, além de promover a valorização de materiais descartáveis.

Com base na eficiência do processo e na origem da biomassa, o hidrogênio laranja pode ter emissões líquidas muito baixas ou até negativas no balanço de carbono.

Qual é o ponto? O carbono liberado durante a conversão já fazia parte do ciclo natural, e o uso de resíduos que iriam para aterros pode evitar outras emissões indesejadas.

Além do mais, o custo operacional da produção pode ser menor, já que aproveita insumos disponíveis em larga escala, muitas vezes considerados rejeitos.

Portanto, o hidrogênio laranja representa uma solução mais sustentável ao aproveitar resíduos orgânicos, em vez de depender de fontes fósseis convencionais.

Hidrogênio Branco

Diferente dos outros tipos, o hidrogênio branco encontra-se pronto na natureza e também é chamado de hidrogênio natural ou nativo.

Aliás, trata-se de uma forma de hidrogênio molecular que se forma no subsolo de modo espontâneo, sendo extraído de depósitos subterrâneos onde o gás se acumula de maneira natural.

Esse tipo de hidrogênio desperta grande interesse por uma razão simples: não exige consumo de energia para sua produção.

Assim, ele torna-se uma fonte mais limpa e econômica de todas, pois sua coleta ocorre sem gerar emissões de carbono.

Hidrogênio azul

A propósito, o hidrogênio azul apresenta-se como uma alternativa de transição entre os métodos poluentes e as soluções limpas.

Nesse caso, produz-se este hidrogênio pelo mesmo método utilizado para o hidrogênio cinza: a reforma a vapor do metano presente no gás natural.

No entanto, a diferença está no destino do dióxido de carbono (CO₂) liberado durante a sua produção.

Diferente do hidrogênio cinza, que libera CO₂ na atmosfera, o hidrogênio azul utiliza uma tecnologia chamada captura e armazenamento de carbono.

Com essa técnica, captura-se e transporta-se grande parte das emissões de carbono, mesmo na origem, para armazenamento em locais subterrâneos.

Deste modo, o hidrogênio azul representa uma melhora em relação aos métodos tradicionais, pois reduz de forma relevante as emissões de gases tóxicos para a atmosfera.

No entanto, essa redução é parcial, pois ainda há emissões residuais, e a eficiência do processo depende de diversos fatores:

Nível de captura, pois nem sempre é 100%.
Transporte.
Armazenamento seguro de carbono ao longo dos anos.

Além disso, a matéria-prima ainda é o gás natural, um combustível fóssil, cuja extração e transporte também geram impactos ambientais.

Tipos de Hidrogênio bem danosos: cinza, marrom e preto

Então, todos têm em comum o fato de serem produzidos a partir de combustíveis fósseis, sem utilizar métodos para reduzir ou capturar as emissões de carbono geradas durante sua produção.

Como resultado, estão entre as rotas mais tradicionais e mais poluentes para a produção de hidrogênio.

Hidrogênio cinza

O hidrogênio cinza é um dos mais utilizados em escala global, e sua produção baseia-se na reforma a vapor do gás natural.

Neste processo, no qual quebra-se o metano (CH₄) na presença de vapor d’água, assim, libera-se hidrogênio e dióxido de carbono.

Apesar de seu baixo custo, esse método emite grandes volumes de CO₂ diretamente na atmosfera, sem qualquer sistema de captura; logo, contribui bastante para o aquecimento global.

Hidrogênio marrom

Obtém-se o hidrogênio marrom por meio da gaseificação do carvão mineral, um dos combustíveis fósseis mais poluentes da matriz energética.

Durante esse procedimento, aquece-se o carvão na presença de vapor e oxigênio. Essa reação libera hidrogênio, mas também gera poluentes, como:

Dióxido de carbono (CO₂);
Óxidos de enxofre;
Partículas finas;

Isso agrava a poluição atmosférica e aumenta os impactos negativos tanto para o clima quanto para a saúde da população.

Portanto, constitui-se numa abordagem defasada, marcada por sérios impactos ambientais e baixa conversão energética.

Hidrogênio Preto

Semelhante ao marrom, também produz-se o hidrogênio preto a partir do carvão, mas com uma diferença: utiliza carvão betuminoso ou linhito.

No entanto, eles ainda são mais densos e apresentam maior potencial poluente; por isso, classifica-se o hidrogênio preto como o pior de todos em termos de impacto ambiental.

Além das emissões elevadas de CO₂, esse processo gera resíduos sólidos, gases tóxicos e agrava a exploração predatória de recursos naturais.

Em síntese, o hidrogênio preto é altamente incompatível com qualquer proposta de transição energética.

Portanto, esses três tipos de hidrogênio não contribuem para um futuro sustentável, pois dependem de combustíveis fósseis e intensificam os efeitos das mudanças climáticas.

Considerações finais sobre os tipos de hidrogênio

Embora o hidrogênio tenha potencial para ser protagonista na transição energética, sua contribuição real depende do seu modo de produção.

Além da relevância ambiental, a escolha da rota de produção impacta a economia e a infraestrutura necessária para armazenar, transportar e usar o hidrogênio.

Assim, a classificação por cores é uma maneira didática de visualizar esse espectro, que vai do verde, símbolo da sustentabilidade, até o cinza, preto e marrom, associados a altos níveis de poluição.

Entre esses extremos, surgem propostas intermediárias, como o hidrogênio azul, rosa, turquesa, laranja e branco, as quais evoluem conforme o avanço tecnológico e as exigências ambientais.

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