[en] CARBON CAPTURE AND STORAGE (CCS) APPLIED TO THE PRODUCTION OF HYDROGEN IN BRAZIL: A TECHNICAL, ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL ANALYSIS

[pt] O PROCESSO DE SEQUESTRO E ARMAZENAMENTO DE CARBONO (CCS) APLICADO À PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO NO BRASIL: ANÁLISE TÉCNICA, ECONÔMICA E AMBIENTAL

[pt] MARIANA DE CARVALHO TERENCE

[pt] HIDROGENIO

[pt] CAPTURA E ARMAZENAMENTO DE CARBONO - CCS

[pt] HIDROGENIO AZUL

[pt] DESCARBONIZACAO

[en] HYDROGEN

[en] CARBON CAPTURE AND STORAGE - CCS

[en] BLUE HYDROGEN

[en] DECARBONIZATION

[pt] Ao longo dos anos, as emissões de gases de efeito estufa vêm crescendo expressivamente. Em 2015, os países participantes da COP21 firmaram o Acordo de Paris, concordando em limitar o aquecimento global em valor abaixo de 2 graus C. A busca pela neutralidade de carbono do setor energético brasileiro até 2050, contará com substituições de fontes atuais por alternativas de baixo carbono, como o hidrogênio, e por processos com sequestro e armazenamento de carbono (CCS). O hidrogênio, todavia, só pode ser uma alternativa caso, durante seu processo produtivo, não ocorram emissões de CO2, o que não é uma realidade atualmente, dado que a rota tecnológica mais madura de produção de H2 é a reforma a vapor de combustíveis fósseis, que resultam no hidrogênio cinza. Para reduzir a intensidade de CO2, estão sendo considerados métodos alternativos de produção. Dentre eles, o hidrogênio verde, produzido a partir da eletrólise da água com o uso de energia elétrica renovável, e o hidrogênio azul, que tem processo equivalente ao hidrogênio cinza, porém com uma posterior etapa de CCS. O objetivo desse trabalho foi explorar melhor a rota tecnológica de produção de hidrogênio azul aplicado ao contexto brasileiro, realizando uma análise técnica, que consistiu no mapeamento de regiões com potencial de implementação das rotas tecnológicas estudadas, além da análise econômica, com a comparação de preços dos hidrogênios cinza e azul em território brasileiro atualmente, e ambiental, analisando os possíveis impactos das reduções das emissões ao adicionar CCS à produção de H2 pelo setor do refino. Por fim, concluiu-se que o Sudeste é a região mais provável de sediar a produção de hidrogênio azul, mas que existem outras opções, como o Nordeste, que poderiam ser utilizadas para projetos-pilotos. Quanto aos aspectos econômicos, a implementação de CCS pode representar aumentos expressivos de custo, podendo chegar a 1100 por cento quando comparados a rota de produção do hidrogênio cinza, que tem mais maturidade tecnológica. Em relação aos impactos ambientais, a utilização de unidades de CCS pode reduzir em até 90 por cento as emissões referentes à produção de H2 no setor do refino e reduzir em até 70 por cento o potencial de aquecimento global da atividade.

[en] Over the years, greenhouse gas emissions have grown significantly. In 2015, the countries participating in COP21 signed the Paris Agreement, agreeing to limit global warming to below 2 degrees C. The search for carbon neutrality in the Brazilian energy sector by 2050 will involve replacing current sources with low-carbon alternatives, such as hydrogen, and processes with carbon sequestration and storage (CCS). Hydrogen, however, can only be an alternative if, during its production process, no CO2 emissions occur, which is not currently a reality, given that the most mature technological route for H2 production is the steam reforming of fossil fuels, which result in gray hydrogen. To reduce the CO2 intensity, alternative production methods are being considered. Among them, green hydrogen, produced from the electrolysis of water using renewable electricity, and blue hydrogen, which has a process equivalent to gray hydrogen, but with a subsequent CCS step. The objective of this work was to better explore the technological route for the production of blue hydrogen applied to the Brazilian context, performing a technical analysis, which consisted of mapping regions with potential for implementing the technological routes studied, in addition to economic analysis, with price comparison of gray and blue hydrogens in Brazilian territory today, and environmental, analyzing the possible impacts of emission reductions when adding CCS to the production of H2 by the refining sector. Finally, it was concluded that the Southeast is the most likely region to host the production of blue hydrogen, but that there are other options, such as the Northeast, that could be used for pilot projects. As for the economic aspects, the implementation of CCS can represent significant cost increases, which can reach 1100 percent when compared to the gray hydrogen production route, which is more technologically mature. Regarding environmental impacts, the use of CCS units can reduce by up to 90 percent the emissions related to the production of H2 in the refining sector and reduce the global warming potential of the activity by up to 70 percent.

FLORIAN ALAIN YANNICK PRADELLE

2023-08-03

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.63511