p A gigante de energia AGL divulgou esta semana planos para produzir hidrogênio em sua estação de carvão Loy Yang A. Mas como transformamos o carvão, que muitas vezes é considerado simplesmente feito de carbono, em hidrogênio - um elemento completamente diferente? p Na verdade, o carvão não é feito apenas de carbono. Ele também contém outros elementos, um dos quais é hidrogênio. Mas para obter muito hidrogênio, o carvão precisa ser "gaseificado" em vez de queimado, criando compostos que podem então reagir com água para formar hidrogênio. É daí que vem a maior parte do hidrogênio - não do próprio carvão.

p De que é feito o carvão?

p Em termos simples, o carvão é uma mistura de dois componentes:matéria à base de carbono (os restos decadentes da vegetação pré-histórica) e matéria mineral (que vem do solo de onde o carvão é extraído). A matéria à base de carbono é composta por cinco elementos principais:carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e enxofre.

p Você pode pensar no processo de formação do carvão como uma progressão da biomassa (matéria vegetal recentemente morta) para o carvão (carbono quase puro). Hora extra, o oxigênio e algum hidrogênio são gradualmente removidos, deixando cada vez mais carbono para trás.

p O carvão marrom, portanto, contém um pouco mais de hidrogênio do que o carvão preto, embora a maior diferença entre os dois esteja em seus conteúdos de carbono e oxigênio.

p O que é gaseificação?

p Podemos entender a gaseificação entendendo primeiro a combustão. Combustão, ou queimando, é a oxidação completa de um combustível como o carvão, um processo que produz calor e dióxido de carbono. O próprio dióxido de carbono não pode ser mais oxidado, e, portanto, é o produto final não combustível do processo de queima.

p Na gaseificação, Contudo, o carvão não está completamente oxidado. Em vez de, o carvão reage com um composto denominado agente de gaseificação. A gaseificação é endotérmica, o que significa que não produz calor. Muito pelo contrário, na verdade - ele precisa de entrada de calor para progredir. Como o gás resultante não está totalmente oxidado, isso significa que ele próprio pode ser queimado como combustível.

p Então, como fazemos hidrogênio?

p Agora sabemos os conceitos-chave, vamos começar de novo no início. Para produzir hidrogênio a partir do carvão, o processo começa com oxidação parcial, o que significa que um pouco de ar é adicionado ao carvão, que gera gás dióxido de carbono por meio da combustão tradicional. Não é adicionado o suficiente, no entanto, para queimar completamente o carvão - apenas o suficiente para fazer algum calor para a reação de gaseificação. A oxidação parcial também produz seu próprio agente de gaseificação, dióxido de carbono.

p O dióxido de carbono reage com o resto do carbono no carvão para formar monóxido de carbono (esta é a reação de gaseificação endotérmica, que precisa de entrada de calor). Sem hidrogênio ainda.

p O monóxido de carbono na corrente de gás agora reage ainda mais com o vapor, geração de hidrogênio e dióxido de carbono. Agora estamos produzindo hidrogênio. O hidrogênio pode então ser executado através de uma célula de combustível no local para gerar eletricidade de alta eficiência, embora o plano em Loy Yang A seja pressurizar o hidrogênio e enviá-lo ao Japão para sua vitrine olímpica.

p Carvões marrons são geralmente preferidos para gaseificação sobre carvões negros por várias razões, o que torna o carvão marrom do Vale Latrobe de Victoria uma boa perspectiva para esse processo.

p A principal razão é que, por causa do alto teor de oxigênio deste tipo de carvão, é menos estável quimicamente e, portanto, mais fácil de quebrar durante a reação de gaseificação. Além disso, há um pequeno aumento do hidrogênio que já está presente no carvão.

p O hidrogênio produzido dessa forma não é um combustível de emissão zero. O dióxido de carbono é emitido através das reações de combustão e decomposição térmica, e também é um produto da reação entre o monóxido de carbono e a água para formar hidrogênio e dióxido de carbono.

p Então, por que se preocupar em fazer hidrogênio?

p Quando o hidrogênio é usado como combustível, ele libera apenas água como subproduto. Isso o torna um combustível limpo de emissão zero, pelo menos no ponto de uso.

p Produzindo hidrogênio a partir do carvão em um grande, instalação central significa que o controle da poluição pode ser implementado. Partículas, e potencialmente dióxido de carbono, pode ser removido do fluxo de gás de forma muito eficiente.

p Isso não é possível em pequena escala, como pendurar na parte de trás do seu carro. O transporte rodoviário atualmente emite níveis perigosos de poluentes em nossas cidades todos os dias.

p Os processos de gaseificação que usam células de combustível de hidrogênio no local podem aumentar substancialmente sua eficiência em comparação com a energia tradicional a carvão. Contudo, dependendo do uso final do hidrogênio, e processos de transporte subsequentes, você pode estar em melhor situação em termos de produção de energia, ou eficiência (e, portanto, emissões de carbono), simplesmente queimando o carvão para fazer eletricidade.

p Mas, ao usar a gaseificação do carvão para fazer hidrogênio, podemos começar a construir a infraestrutura necessária e desenvolver mercados de consumo (ou seja, veículos de célula de combustível de hidrogênio) para um futuro combustível verdadeiramente limpo.

p Prevejo que a energia do hidrogênio terá emissão zero um dia. Pode ser feito de várias maneiras por meio da separação de água pura (incluindo eletrólise, ou através de tecnologias solares termoquímicas e fotoeletroquímicas, para nomear alguns). Ainda não chegou em termos de preço ou praticidade, mas certamente está a caminho. Impulsionar o desenvolvimento da economia do hidrogênio por meio da produção de carvão, entretanto, é, no meu livro, não é uma ideia terrível em geral. p Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.