3M espera que seu novo pó possa ajudar a liberar a produção de hidrogênio verde

Andy Steinbach, cientista sênior de pesquisa da 3M, segurava um pó de catalisador que promete desbloquear a produção de hidrogênio verde de baixo custo. Crédito:3M

Um material no qual a 3M vem trabalhando há décadas pode ser a chave para liberar a produção econômica de hidrogênio verde, uma fonte de combustível renovável promissora, mas cara.
O produto - pó de catalisador de irídio com suporte nanoestruturado da 3M - foi apresentado no mês passado na Climate Week NYC. O pó é usado na separação de moléculas de hidrogênio da água com eletricidade renovável, um processo conhecido como eletrólise.

Cada 10 gramas do material pode ajudar a produzir 10 toneladas de hidrogênio e evitar 100 toneladas de emissões de carbono, disse o pesquisador sênior da 3M Andy Steinbach. Também reduz a quantidade de irídio - um metal raro e caro que é negociado por US$ 4.000 a onça - necessária para o processo de eletrólise.

"Há muita necessidade de reduzir o custo desses sistemas, e achamos que encontramos uma solução muito boa", disse Steinbach. "Não é apenas uma oportunidade para a 3M, mas, mais importante, para lidar com as mudanças climáticas."

O hidrogênio verde é assim chamado porque é feito com energia renovável e não emite carbono quando queimado como fonte de combustível – mas é muito caro produzir dessa maneira e, como tal, permaneceu frustrantemente fora de alcance.

"O hidrogênio verde tem toda essa promessa, mas não atingiu a escala", disse Brian Ross, vice-presidente de energia renovável do Great Plains Institute. "Mudanças nos incentivos e nas políticas... estão criando um caso de negócios mais sustentável."

O Departamento de Energia dos EUA tem a meta de reduzir os custos de produção de hidrogênio verde para US$ 1 por quilo até o final da década – uma redução de pelo menos 80% – o que o tornaria tão caro ou até mais barato do que o hidrogênio produzido convencionalmente. A Lei de Redução da Inflação, recentemente aprovada, tem um crédito fiscal de US$ 3 por quilograma que deve impulsionar a produção de hidrogênio verde.

"Funcionou com energia solar e eólica", disse Ross sobre os incentivos governamentais para energia limpa. "Veremos no mercado como as diferentes tecnologias funcionam."

O pó de catalisador da 3M ainda está nos estágios iniciais de comercialização, e a empresa com sede em Minnesota está trabalhando com o Departamento de Energia para trazê-lo ao mercado. Globalmente, espera-se que o hidrogênio verde cresça dez vezes para uma indústria de US $ 4,3 bilhões até 2026, à medida que os produtores aumentam.

"Há muito impulso neste mercado", disse Tim Yamaya, empresário corporativo da 3M Ventures. “Podemos resolver alguns desses pontos problemáticos que estão impedindo a escala e fabricá-lo aqui nos EUA”.

A maior parte do hidrogênio usado hoje é feito de gás natural (hidrogênio "cinza"), diminuindo seus atributos ambientais positivos. O hidrogênio "azul" busca capturar as emissões de carbono quando é feito a partir de gás natural.

A CenterPoint Energy e a Xcel Energy, as maiores fornecedoras de gás natural de Minnesota, lançaram projetos piloto de hidrogênio verde que colocam o gás em gasodutos existentes junto com o gás natural – embora a infraestrutura e os aparelhos existentes não pudessem lidar com uma mudança para 100% de hidrogênio.

“Esse combustível de alto valor e limitado realmente precisa ser combinado com os 10 a 15% da economia que seriam muito difíceis de descarbonizar de outra forma”, disse Margaret Cherne-Hendrick, líder sênior de inovação e impacto da Fresh Energy.

Esses usos incluem indústrias de uso intensivo de energia, como siderurgia, produção de amônia para fertilizantes e transporte – ou mesmo no próprio refino de combustível fóssil, onde a maioria do hidrogênio industrial é usada.

A Agência Internacional de Energia estima que uma adoção ambiciosa poderia eliminar o uso de 14 bilhões de metros cúbicos de gás natural por ano e 360.000 barris de petróleo por dia até 2030.

“Precisamos ter muito cuidado onde estamos combinando hidrogênio verde com usos finais em toda a economia e, sempre que possível, devemos co-localizar a produção com o consumo”, disse Cherne-Hendrick. "Ainda é intensivo em recursos, com altas necessidades de água e eletricidade."

No ano passado, houve a primeira demonstração de aço produzido com hidrogênio verde, e uma frota de trens movidos a células de hidrogênio começou recentemente a operar na Alemanha.

"Como alguém que está neste espaço há muito tempo, é animador ver o momento", disse Steinbach.

A invenção da raiz por trás do pó de catalisador veio do trabalho de um cientista da 3M na década de 1980, disse Steinbach, e há cerca de uma década seu uso em eletrólise foi descoberto.

Se o pó pode ajudar a reduzir substancialmente os custos de eletrólise, o hidrogênio verde pode continuar sua escalada.

"O custo é uma das principais barreiras", disse Steinbach. "Estamos vendo muito progresso em direção a essa barreira." + Explorar mais