Por que o Hidrogênio Ainda Pode Ser o Combustível do Futuro

O hidrogênio há muito é considerado um possível combustível do futuro. Em algumas aplicações, pode substituir combustíveis fósseis tanto em células a combustível quanto em motores de combustão interna projetados para esse fim. O benefício climático depende também da produção e do transporte. A pesquisa sobre hidrogênio natural e produção biológica em campos de petróleo esgotados pode ampliar a oferta no futuro.

Empresas que desenvolvem tecnologias de hidrogênio

As empresas a seguir desenvolvem células a combustível de hidrogênio e tecnologias relacionadas à produção e à propulsão. A Cummins também trabalha em motores de combustão interna movidos a hidrogênio.

Cummins Inc. (NYSE: CMI)

A Cummins Inc. (CMI ), fundada em 1919 e sediada em Columbus, Indiana, é uma fornecedora internacional de sistemas de propulsão e energia. Projeta, fabrica, vende e presta assistência a motores a diesel e combustíveis alternativos, sistemas elétricos e híbridos e componentes. Em 2023, operava nos segmentos Engine, Distribution, Components, Power Systems e Accelera, anteriormente New Power.

A Cummins ampliou suas atividades em tecnologias energéticas mais sustentáveis, com atenção especial ao hidrogênio. Em março de 2023, o segmento New Power recebeu a marca Accelera by Cummins, voltada a sistemas de propulsão elétricos, baterias, células a combustível e eletrolisadores para produzir hidrogênio.

Um passo importante foi a aquisição da Hydrogenics Corporation em 2019, que fortaleceu a tecnologia e a experiência da Cummins em células a combustível e produção de hidrogênio.

Por meio de parcerias estratégicas e investimentos, a Cummins fortalece sua posição na economia do hidrogênio. A empresa utiliza sua experiência em sistemas de propulsão, energia e componentes para apoiar aplicações mais sustentáveis e reduzir emissões.

Capitalização de mercado na análise original: US$ 34,34 bilhões

Relação preço/lucro (P/L): 13,73

Lucro por ação (LPA): US$ 17,74

Esses eram os dados da Cummins (CMI) apresentados no artigo original de 2023. A análise descrevia a opinião predominante dos analistas na época como recomendação de compra.

Plug Power Inc. (NASDAQ: PLUG)

A Plug Power Inc. (PLUG ), fundada em 1997 e sediada em Latham, Nova York, desenvolve tecnologia de células a combustível de hidrogênio. Projeta, fabrica e comercializa sistemas que fornecem eletricidade a motores elétricos, inclusive em veículos e equipamentos logísticos.

Os sistemas da Plug Power podem substituir baterias convencionais em equipamentos elétricos, como empilhadeiras de armazéns e centros de distribuição. Entre os produtos está o GenDrive, sistema de célula a combustível PEM a hidrogênio para veículos de movimentação de materiais.

A Plug Power também ampliou suas atividades para sistemas estacionários de energia, frotas de veículos de entrega e possíveis aplicações na aviação. As aquisições da United Hydrogen e da Giner ELX em 2020 reforçaram suas capacidades de produção de hidrogênio, eletrólise, liquefação e distribuição.

Essas atividades fazem parte da atuação da Plug Power em tecnologias de hidrogênio e sistemas energéticos mais sustentáveis.

Capitalização de mercado na análise original: US$ 7,09 bilhões

Relação preço/lucro prevista para um ano, conforme o artigo original: −12,14

Lucro por ação (LPA): −US$ 1,33

Esses eram os dados da Plug Power (PLUG) apresentados no artigo original de 2023. A análise descrevia a opinião predominante dos analistas na época como forte recomendação de compra.

O que é hidrogênio?

O hidrogênio é o elemento mais simples e abundante do universo. Um átomo neutro possui um próton e um elétron. Em condições normais, o gás é formado por moléculas de dois átomos, H₂, e é incolor, inodoro e insípido.

O hidrogênio pode formar ligações com outros elementos ou com um segundo átomo de hidrogênio. No H₂, os dois átomos compartilham um par de elétrons. A reação com oxigênio pode produzir água, H₂O. A energia liberada torna o hidrogênio útil como combustível. Em temperatura ambiente, porém, o hidrogênio molecular não reage sozinho e rapidamente com o ar: pode ser necessária uma fonte de ignição ou um catalisador adequado.

O hidrogênio é usado em diversos setores industriais e pode atuar como vetor energético. Uma célula a combustível alimentada com hidrogênio puro produz eletricidade, com água e calor como produtos diretos da reação.

Como é usado como combustível?

O hidrogênio pode ser usado como combustível de várias maneiras:

1. Células a combustível: A reação eletroquímica entre hidrogênio e oxigênio produz eletricidade, com água e calor como produtos diretos. As aplicações vão do fornecimento de energia a edifícios à propulsão de veículos elétricos.
2. Motores de combustão interna: Motores projetados para esse fim podem queimar hidrogênio. Essa alternativa é diferente da célula a combustível, que gera eletricidade para um motor elétrico. A eficiência depende do projeto e da carga; em muitas aplicações, as células podem ser mais eficientes. A combustão com ar pode produzir óxidos de nitrogênio.
3. Geração de eletricidade: O hidrogênio pode ser queimado em uma turbina a gás apropriada para produzir eletricidade. São necessários sistemas adaptados e controle da combustão e das emissões de óxidos de nitrogênio.
4. Armazenamento de energia: A eletricidade renovável excedente, como a eólica ou solar, pode produzir hidrogênio por eletrólise. O gás pode ser armazenado e utilizado quando a demanda for alta ou a geração renovável estiver baixa. Conversão, armazenamento e uso posterior envolvem perdas de energia.

A principal vantagem no ponto de uso é que o hidrogênio puro não contém carbono e sua reação com oxigênio não gera CO₂ a partir do combustível. Uma célula a combustível também evita emissões de combustão. O impacto climático total depende, porém, de produção, consumo de energia, transporte e possíveis vazamentos: toda a cadeia não é automaticamente livre de emissões.

Por que o hidrogênio é importante como combustível?

O uso do hidrogênio como combustível pode ser importante por vários motivos:

1. Impacto ambiental: Células a combustível de hidrogênio puro produzem localmente água e calor em vez de gases de combustão. Se a produção e a cadeia de fornecimento também tiverem baixas emissões, podem ajudar a reduzir as emissões totais de gases de efeito estufa.
2. Segurança energética: O hidrogênio pode ser produzido a partir de matérias-primas diferentes, incluindo água, gás natural e biomassa, ampliando as opções de fornecimento. A produção a partir de gás natural continua dependente de matéria-prima fóssil, e seu impacto climático depende do processo.
3. Versatilidade: O hidrogênio pode ser usado em transporte, calor industrial e geração de eletricidade. Nem todas as aplicações são igualmente eficientes ou econômicas, mas essa versatilidade pode ser valiosa em um sistema energético sustentável.

Também existem desafios. A produção pode exigir muita energia, enquanto armazenamento e transporte são tecnicamente complexos e requerem infraestrutura. Custos, eficiência e emissões devem ser avaliados ao longo de toda a cadeia. Ainda assim, o potencial torna o hidrogênio um importante campo de pesquisa e desenvolvimento na transição energética.

Fontes de hidrogênio

Na Terra, o hidrogênio está sobretudo ligado a compostos como água e hidrocarbonetos. Por isso, costuma ser produzido por eletrólise ou conversão de gás natural, por exemplo. O estudo de acumulações naturais indica que também pode haver fontes geológicas. Sua presença não significa que sejam economicamente exploráveis em todos os locais.

Produção biológica em campos de petróleo esgotados

Desde o século dezenove, muitos poços de petróleo foram perfurados no mundo. Mesmo quando a extração deixa de ser rentável, pode restar petróleo no reservatório. Pesquisadores e empresas estudam novos usos desses locais, inclusive para produção biológica de hidrogênio.

A Cemvita, então conhecida como Cemvita Factory, descreveu em 2022 testes nos quais microrganismos utilizam hidrocarbonetos remanescentes em campos de petróleo esgotados para produzir hidrogênio. A transformação biológica ocorre por processos enzimáticos nos microrganismos. A empresa usa a marca «Gold Hydrogen» para essa abordagem.

Ocorrências naturais de hidrogênio

Além da produção biológica em campos de petróleo, são estudadas fontes geológicas naturais. Nos últimos anos, houve descobertas de hidrogênio no subsolo e indícios de possíveis acumulações naturais de hidrogênio. Entre os países onde esses fenômenos foram relatados ou estudados estão:

• Austrália
• Canadá
• França
• Alemanha
• Japão
• Rússia
• Nova Zelândia

Os pesquisadores ainda estudam como o hidrogênio se forma, quanto existe, qual parte pode ser recuperada e quais efeitos ambientais a extração teria. A presença do gás não equivale a uma reserva comercial comprovada. Fontes geológicas poderiam ampliar a oferta, mas sua contribuição exige mais investigação.

Conclusão

O hidrogênio continua sendo uma possibilidade promissora para reduzir o uso de combustíveis fósseis em algumas aplicações. Fontes naturais e produção biológica em campos de petróleo podem abrir novas opções de fornecimento. Se forem viáveis técnica, econômica e ambientalmente, esses métodos poderão melhorar os custos e a disponibilidade, apoiando também as aplicações desenvolvidas por empresas como Cummins e Plug Power.