Navio movido a hidrogênio
poderia transformar a indústria naval, ajudando na diminuição dos gases de
efeito estufa.
O uso de hidrogênio poderá
chegar a indústria naval, que contribui hoje para as emissões de gases de
efeito estufa.
A indústria naval emite
atualmente 3% de todos os gases de efeito estufa. Para manter as temperaturas
dentro de limites seguros, segundo especialistas, navios e outras embarcações
terão que ser descarbonizados. O hidrogênio verde poderia ser a resposta?
Em rio no setor norte da
Bélgica, uma embarcação que é movida com um combustível que todos aguardam ser
o segredo para ajudar a diminuir os gases de efeito gerado estufa gerado por
navios em todos as regiões do planeta futuramente, o hidrogênio.
O combustível foi testado no
Hydroville, uma balsa especial para 16 passageiros que se desloca entre
Kruibeke e Antuérpia. Hydroville foi lançado há três anos como o primeiro navio
de passageiros movido a hidrogênio do mundo. Seu motor híbrido permite que ele
funcione com hidrogênio e diesel.
“Decidimos por nós mesmos
começar isso hoje, embora ainda não haja demanda”, diz Roy Campe, diretor-gerente
da CMB.Tech, filial de P&D da CMB, proprietária da Hydroville. “Precisamos
começar hoje para ter certeza de que em 10 anos já podemos começar a produzir
todos os nossos navios com baixo nível de emissões. Não é um interruptor de luz
que você simplesmente vira”.
O Hydroville é o primeiro
navio de passageiros movido a hidrogênio do mundo.
O CMB já está em fase de
construção de vários outros barcos que funcionam com hidrogênio, isso inclui
uma balsa maior para 80 pessoas no Japão, com lançamento previsto para o início
de 2021.
Setor de pequenas embarcações
é um grande “laboratório” para expandir soluções de tecnologia limpa para
grandes navios mercantes, de acordo com Diane Gilpin, fundadora da Smart Green
Shipping Alliance. Hoje os navios emitem 3% de todos os gases de efeito estufa
e as emissões devem crescer até 50% até 2050 se a indústria continuar em um
caminho normal. Governos prometeram cortar emissões do transporte marítimo pela
metade até 2050, mas a indústria tem sido lenta até agora para implementar
estas medidas.
Precisa muita energia para
transportar um navio na água, esse número tende a se maximizar à medida que o
comércio mundial cresce. Para cortar emissões, parte dessa energia seria
reduzida por meio de navios usando designs mais eficientes, instalando
tecnologias para aproveitar o vento, indo um pouco mais devagar para economizar
combustível ou simplesmente transportando menos coisas.
Mas, em última análise, se o
transporte marítimo vai descarbonizar totalmente – e isso terá de acontecer se
o mundo quiser permanecer dentro dos limites de temperatura seguros – ele
precisa encontrar um substituto para os combustíveis fósseis.
Se quisermos manter o mundo
dentro de limites de temperatura seguros, o transporte marítimo precisa
encontrar um substituto para os combustíveis fósseis.
O programa de hidrogênio da
CMB é um dos vários projetos de transporte em todo o mundo testando como o
hidrogênio e outros combustíveis feitos a partir dele, como amônia e metanol,
podem ser usados para alimentar uma indústria marítima de baixo carbono do
futuro. Esses combustíveis, juntos muitas vezes chamados de combustíveis
“sintéticos”, são vistos como uma opção particularmente promissora porque podem
ser produzidos com eletricidade limpa, como a energia solar ou eólica, e
queimados sem emitir gases de efeito estufa.
Por que hidrogênio?
O hidrogênio não é a única
opção de combustível alternativo, é claro. Biocombustíveis – combustíveis
feitos de materiais vegetais ou resíduos animais – são outra. Mas eles têm uma
grande variedade de usos planejados em outros setores, enquanto sua produção
sustentável é limitada, diz Tristan Smith, pesquisador de emissões marítimas da
University College London.
Baterias carregadas com
eletricidade renovável são outra opção. Mas provavelmente haverá limites na
distância que eles podem carregar; grandes navios cruzando oceanos simplesmente
precisariam de baterias demais para funcionar apenas com elas.
Quase todo o hidrogênio é
produzido usando combustíveis fósseis – na verdade, 6% do gás natural global e
2% do carvão atualmente vai para a produção de hidrogênio
O que deixa o hidrogênio e
outros combustíveis sintéticos feitos de eletricidade limpa. O gás já é
amplamente utilizado em processos industriais em todo o mundo – a demanda por
ele aumentou três vezes desde 1975. Mas quase todo o hidrogênio, que já é usado
fortemente na indústria, é produzido com combustíveis fósseis. Na verdade, 6%
do gás natural global e 2% do carvão atualmente vão para a produção de
hidrogênio. Embora esse tipo de hidrogênio possa ser usado para abastecer
navios com emissões zero do próprio navio, obviamente não é de baixo carbono,
já que são usados combustíveis fósseis para produzi-lo.
Mas o hidrogênio também pode
ser produzido sem combustíveis fósseis, usando energia renovável para dividir a
água em um processo chamado eletrólise. Esse processo é caro e, atualmente,
apenas 0,1% do hidrogênio é feito com ele, mas é aqui que reside a principal
esperança de um combustível de navegação ecologicamente correto. “O hidrogênio
verde pode ser realmente livre de emissões em um ciclo de vida completo”, diz
Marie Hubatova, especialista em emissões de transporte do Fundo de Defesa
Ambiental. “Isso significa desde o ponto de onde o combustível é extraído, ou
produzido, até o ponto de combustão”.
A planta de teste da Toshiba
produz hidrogênio por eletrólise, em vez de usar combustíveis fósseis – um
processo usado para fazer apenas 0,1% de hidrogênio.
O problema é que agora a
disponibilidade de hidrogênio verde simplesmente não está lá, diz Xiaoli Mao,
pesquisador da equipe marinha do Conselho Internacional de Transporte Limpo
(ICCT). “Os produtores de combustível precisam ver alguma demanda legítima para
investir em sua produção, então é como um problema de ovo / galinha – se a
tecnologia do navio se desenvolve primeiro ou o lado do combustível se
desenvolve primeiro”, diz ela.
A própria CMB já está atuando
como pioneira, construindo sua própria estação de abastecimento marítimo para
carros, ônibus e navios a hidrogênio no porto de Antuérpia, que produzirá seu
próprio hidrogênio usando um eletrolisador. “Primeiro precisamos mostrar, olha,
somos clientes e estamos dispostos a pagar essa quantia pelo hidrogênio”, diz
Campe. “E então você vê, ‘Oh, há um caso de negócios para os eletrolisadores’”.
Como funcionará em navios
Depois que o hidrogênio é
produzido, existem várias maneiras de usá-lo para fornecer energia a navios.
Pode ser queimado em um motor
de combustão interna, como Hydroville está fazendo atualmente. Uma desvantagem
disso é que queimar qualquer coisa no ar, que consiste em grande parte de
nitrogênio, inevitavelmente produz algum nível de óxidos de nitrogênio – que
são os principais poluentes do ar.
O trem de força do Hydroville
opera via hidrogênio.
Essas emissões poderiam ser
combatidas com a instalação de algum tipo de dispositivo de pós-tratamento, diz
Mao. Mas o hidrogênio também pode ser usado em uma célula de combustível – um
dispositivo que converte quimicamente o combustível em eletricidade sem a
necessidade de queimá-lo, e a única emissão é a água. “Os principais desafios
de fazer esse trabalho em um navio são apenas torná-lo grande o suficiente”,
diz Smith, observando a enorme despesa de instalação de células de combustível
suficientes para alimentar um navio. “Há uma questão real se essa é ou não uma
opção que funcionará na escala dos navios.”
Outras opções podem existir
para o hidrogênio. Uma empresa do Reino Unido, Steamology, está nos estágios
iniciais de desenvolvimento de eletricidade a hidrogênio movida a vapor. Aqui,
o vapor criado pela queima de hidrogênio com oxigênio puro de um tanque é usado
para acionar uma turbina, gerando eletricidade. A tecnologia está sendo testada
em trens, mas tem grande potencial para ser usada no setor de navegação, dizem
seus fundadores. “É bastante rudimentar em muitos aspectos”, diz Matt Candy,
CEO da Steamology. “Portanto, acreditamos que temos uma solução elétrica a
vapor. Não temos nenhum óxido de nitrogênio, nossa emissão é genuinamente zero.
Mas temos que passar pelo problema de queimar hidrogênio em um ambiente de
oxigênio”.
Apesar dessas tecnologias
promissoras, a mudança para o combustível hidrogênio não ocorre sem grandes
desafios.
Para começar, é altamente
inflamável. O CMB executa programas de treinamento para sua tripulação e
outros, examinando de tudo, desde como manter um sistema de hidrogênio a bordo
de um navio até como lidar com a segurança contra incêndio. Também é muito
caro, embora seus custos estejam caindo, exigirá capacidade extra de
eletricidade.
Como o hidrogênio é altamente
inflamável, a CMB está tendo que treinar sua tripulação em novos protocolos de
segurança.
O verdadeiro desafio de
usá-lo em remessas de longa distância é a dificuldade em armazená-lo. O
hidrogênio não pode simplesmente substituir o combustível de abastecimento no
sistema atual. Para armazená-lo a bordo de um navio como um líquido, ele precisa
ser congelado em temperaturas criogênicas de -253°C (-423°F), diz Hubatova, mesmo
assim, ocupa muito espaço, cerca de 8 vezes mais do que a quantidade de gás e
óleo naval necessária para fornecer a mesma quantidade de energia, de acordo
com a análise da EDF.
O espaço extra necessário
para o hidrogênio tem causado preocupação na indústria de que pode ser
necessário limpar a carga para abrir espaço para o combustível. Mas uma análise
do ICCT concluiu que essa barreira poderia ser superada. Ele descobriu que 43%
das viagens atuais entre a China e os Estados Unidos, uma das rotas marítimas
mais movimentadas do mundo – poderiam ser feitas usando hidrogênio sem a
necessidade de espaço para carga ou para parar mais vezes para reabastecer.
Quase todas as viagens poderiam ser movidas a hidrogênio, com apenas pequenas
mudanças na capacidade de combustível ou nas operações, concluiu.
Usar hidrogênio para produzir
amônia pode ser uma alternativa
Hidrogênio é frequentemente
usado como um termo abrangente para combustíveis sintéticos, mas muitos
especialistas acreditam que outra opção é realmente melhor: usar o hidrogênio
verde para fazer amônia verde, outro combustível que pode ser queimado ou usado
em uma célula de combustível. A amônia é muito mais fácil de armazenar do que o
hidrogênio (ela precisa de refrigeração, mas não de temperaturas criogênicas) e
ocupa cerca de metade do espaço, pois é muito mais densa. Ele também pode ser
convertido de volta em hidrogênio a bordo de um navio, o que significa que pode
ser carregado e armazenado no navio como amônia, mas usado em uma célula de
combustível de hidrogênio.
“No
momento, a melhor aposta é apenas transformar [hidrogênio] em amônia”, diz
Smith. “A amônia é muito mais barata de armazenar; você pode armazená-lo em um
tanque pressurizado, então você não precisa ter nenhum tipo de criogenia. É
apenas uma pequena quantidade mais cara de fazer do que o hidrogênio”.
Um barco experimental de
hidrogênio do Energy Observer da França testa tipos de energia renovável.
As advertências? Em 1º lugar,
a amônia é tóxica tanto para os humanos quanto para a vida aquática, portanto,
é necessário cuidado. Em 2º lugar, a etapa extra para converter hidrogênio em
amônia usará mais eletricidade renovável, tornando a amônia mais cara.
Ainda assim, a amônia é vista
por muitos na indústria como a opção mais viável: um consórcio de empresas
recebeu recentemente financiamento da UE para instalar a primeira célula de
combustível movida a amônia do mundo em um navio em 2023.
O hidrogênio verde em si já é
caro e, por muito tempo, muitos duvidaram se algum dia seria barato o
suficiente para ser amplamente utilizado como combustível. Mas as enormes
reduções de custo em energia eólica e solar nos últimos anos ajudaram a
desafiar essa visão, com alguns especialistas projetando que o custo do
hidrogênio verde cairá significativamente mais na próxima década.
Mudança necessária
Após um início letárgico da
ação climática nas últimas décadas, há alguns sinais de que a indústria naval
está começando a prestar atenção aos riscos que a crise climática representa.
De acordo com Smith, grandes porcentagens da indústria agora pensam que
precisarão se livrar dos combustíveis fósseis, sendo os derivados de
hidrogênio, como a amônia, considerados as alternativas mais prováveis. “Há um
milhão de perguntas sobre como saímos de onde estamos hoje para esse objetivo
final”, diz ele. “Mas a ideia de que é para onde estamos indo agora é muito,
muito, muito popular”.
Os principais desafios
permanecem para a descarbonização da indústria.
Isso é apoiado por grupos
como Getting to Zero Coalition, um grupo de armadores, portos e países que se
comprometeram a introduzir navios com emissão zero em rotas marítimas profundas
até 2030. No início deste ano, o grupo compilou uma lista de 66 emissões zero
pilotos e projetos de demonstração para remessas em todo o mundo, muitos
envolvendo combustíveis de hidrogênio. “Eles provavelmente serão o grupo que
será realmente pioneiro nos navios de hidrogênio e amônia em uma escala maior
do que os pilotos”, diz Hubatova. “Essa ação de baixo para cima é muito
importante, pois envia o sinal certo para a indústria em geral.”
Mas, na ausência de uma
regulamentação mais forte para as emissões da indústria naval, a velocidade de
descarbonização será limitada. “O papel da abordagem de cima para baixo na
forma de regulamentações também é crucial, pois garantirá que todos se
transformem em carbono zero, não apenas os participantes mais progressistas”,
diz Hubatova.
Temos opções: podemos
essencialmente proibir progressivamente os combustíveis fósseis nos navios ou
podemos tentar incentivar o mercado de combustíveis derivados de hidrogênio
Na verdade, Smith argumenta
que a principal restrição para as emissões do transporte marítimo não vem de
barreiras tecnológicas, mas do processo político – mais significativamente, a
Organização Marítima Internacional, o órgão da ONU responsável por lidar com o
impacto climático do transporte marítimo. “Temos opções: podemos essencialmente
proibir progressivamente os combustíveis fósseis em navios ou podemos tentar
incentivar o mercado de combustíveis derivados de hidrogênio”, diz ele.
Smith prevê 3 estágios nos
próximos 15 anos para os combustíveis derivados do hidrogênio no transporte
marítimo: um aumento nos testes e primeiros do tipo de agora até 2025; uma
absorção de hidrogênio por pioneiros na indústria até 2030; em seguida, uma
escala mais ampla será implementada após 2030, conforme os custos diminuem e a
infraestrutura para reabastecimento se torna mais difundida. As companhias de
navegação já estão falando em encomendar navios “prontos para zero”, que podem
ser facilmente adaptados para amônia, acrescentou ele. “A mentalidade deles é:
eu sei que em 10 anos terei que fazer algo para operar aquele navio com
amônia”, diz ele.
O
resultado das emissões do transporte marítimo depende de uma ampla gama de
fatores, desde regulamentações até a adoção de outras tecnologias. Mas há um
crescente corpo de evidências de quão rápido o setor de transporte marítimo
pode descarbonizar se decidir por isso, com um grande relatório descobrindo que
ele poderia descarbonizar quase completamente até 2035 usando tecnologias
atualmente conhecidas, incluindo combustíveis verdes alternativos como o
hidrogênio.
Um relatório descobriu que o
transporte marítimo poderia descarbonizar quase completamente até 2035 usando
tecnologias atualmente conhecidas, incluindo hidrogênio.
Gilpin acredita que o setor
poderia reduzir as emissões pela metade até 2030. “Se tratássemos essa
emergência climática, como tratamos a emergência da Covid, com certeza
poderíamos”, diz ela. “Mas nós não, pensamos ‘Oh, é um pouco difícil, vamos ter
outra reunião sobre isso’”.
Mao concorda que, para
garantir a adoção generalizada de tecnologia de transporte de emissões mais
baixas, regulamentos obrigatórios rigorosos são vitais. Mesmo que os
combustíveis de hidrogênio não sejam amplamente usados por uma década ou mais,
ela diz, “realmente precisamos começar agora”.
“Existem muitas barreiras,
vamos enfrentá-lo”, diz ela. “Devemos dedicar nosso dinheiro de pesquisa para
tornar isso uma realidade no futuro”. (clickpetroleoegas)
