O hidrogénio renovável é chamado a desempenhar um papel fundamental na descarbonização de sectores difíceis de abater, quer na geração de calor, quer como matéria-prima onde actualmente é utilizado hidrogénio de origem fóssil. Embora o “hidrogénio verde” tenda a ser identificado com aquele que é produzido a partir de electrólise renovável, existem outras rotas neutras em termos de CO2 capazes de produzir hidrogénio renovável (verde). Entre eles está a reforma a vapor do biometano, que tem a grande vantagem de utilizar infraestruturas existentes e técnicas totalmente maduras. Este processo baseia-se na substituição do gás natural pelo biometano, para que o CO2 libertado no processo seja neutro, sendo de origem biogénica. Um passo adicional seria capturar este CO2 biogénico, gerando assim emissões negativas. Chamamos a este hidrogénio com emissões negativas da reforma do biometano hidrogénio dourado, pois provém do “verde” do qual foi subtraída a cor “azul” (associado ao hidrogénio fóssil do qual é realizada a captura de carbono para obter hidrogénio de baixo carbono). Esta subtração de cor resultaria em “amarelo”, que está associado à produção de eletrólise da rede elétrica. Por isso, modificámos para “dourado”, para destacar também a natureza das emissões negativas. A Figura 1 mostra este processo.

Figura 1. Fases da produção de hidrogénio dourado.

A Cátedra da Fundação Repsol em Transição Energética da Comillas-ICAI participa, em colaboração com outros grupos de investigação da Comillas-ICAI, na caracterização deste tipo de hidrogénio renovável, tendo publicado um artigo científico com o modelo de custo em Espanha do hidrogénio dourado, do qual a parte mais relevante é aqui recolhida.

A Figura 2 mostra a cadeia de abastecimento do hidrogénio dourado. Por um lado, e de forma descentralizada, o biometano é produzido e injetado na rede de gás existente com certificados de garantia de origem, que permitem o seu resgate na central centralizada SMR com captura de carbono. Para evitar o transporte de hidrogénio a longas distâncias, a central SMR está localizada num vale de hidrogénio com a presença de grandes consumidores industriais. O CO2 capturado é transportado para o armazenamento geológico (em Espanha a capacidade de armazenamento de CO2 nos aquíferos salinos profundos está estimada em 11 Gt). Relativamente à utilização do biometano, por cada GWh-PCS de biometano podem ser produzidas 18,54 t de hidrogénio dourado, com uma geração de emissões negativas de 8,64 kg de CO2 por cada kg de hidrogénio.

Figura 2. Cadeia de abastecimento de hidrogénio dourado.

O modelo de custos inclui os custos de investimento (CAPEX) e de operação (OPEX). O CAPEX foi obtido a partir de centrais existentes, enquanto que para o OPEX foi considerado o custo do biometano (produção de biogás, o seu enriquecimento e posterior injeção na rede); a operação e manutenção da central reformadora com captura e finalmente o custo associado à gestão do CO2 capturado (transporte, injeção no armazenamento e receita por taxa de CO2).

Um aspecto importante é o custo do biogás, bem como o seu potencial para ser finalmente transformado em hidrogénio. A Tabela 1 mostra quatro cenários considerados em Espanha: o cenário 1 assume que apenas é utilizada a fracção orgânica dos resíduos sólidos urbanos (RSU), sendo a estação de SMR colocada junto à estação de tratamento; No cenário 2, propõe-se um mix consistente com as previsões do Governo de Espanha; Os cenários 3 e 4 baseiam-se nas estimativas da SEDIGAS, sendo o cenário 3 mais conservador que o cenário 4 em termos da quantidade de biogás proveniente de culturas intermédias. De acordo com estes potenciais, obtém-se a capacidade de produção de hidrogénio dourado em Espanha, apresentada na Tabela 2. Note-se que as emissões negativas geradas oscilariam entre 1,27 Gt/ano do cenário 1 e 26 Gt/ano do cenário 2. Em Quanto ao custo , o modelo desenvolvido gera a Figura 3. Como se pode verificar, depois de incluído o custo negativo dos créditos de CO2 alcançados, o custo normalizado deste hidrogénio situa-se entre 2€ e 3€/kg, próximo de o do hidrogénio fóssil e abaixo do verde da eletrólise renovável.

Tabela 1. Potencial de biogás em Espanha em diferentes cenários, juntamente com o custo médio ponderado em cada caso.

Tabela 2. Produção de hidrogénio dourado em Espanha de acordo com os cenários contemplados na Tabela 1.

Figura 3. Custos normalizados do hidrogénio dourado nos cenários considerados.

Em conclusão, pode dizer-se que o hidrogénio dourado permite produzir hidrogénio renovável em grande escala, com um potencial razoavelmente alcançável (cenário 3) em Espanha de cerca de 2,15 Mt/ano (cerca de 3,6 vezes a procura actual de hidrogénio e duplicar aproximadamente as previsões do Roteiro para o Hidrogénio Renovável). As emissões negativas que produz (8,64 kg CO2/kg H2) permitem compensar emissões inevitáveis, com armazenamento geológico em aquíferos salinos profundos existentes em Espanha com capacidade até 11 Gt de CO2, equivalente a mais de 400 anos de produção nos mais optimistas ( cenário 4).

Esta nota resume o artigo “Yagüe, Linares, Arenas e Romero, Custo Nivelado do Biohidrogénio da Reforma a Vapor do Biometano com Captura e Armazenamento de Carbono (Hidrogénio Dourado)—Aplicação a Espanha, Energias (2024) 17(5), 1134” https: //doi.org/10.3390/en17051134