HPCL da Índia coloca em operação unidade de hidrogênio verde de 370 t/ano

De acordo com pt.wedoany.com-A transição energética global está voltando sua atenção para dois vetores de energia: "moléculas" e "elétrons". A eletricidade renovável acelerou a descarbonização do setor elétrico, mas setores de difícil redução de emissões, como refino, siderurgia, química, fertilizantes, aviação e navegação, ainda precisam de um vetor energético que forneça tanto calor de processo quanto função química. Entre os diversos caminhos para emissões líquidas zero, o hidrogênio verde é visto como uma das soluções mais viáveis.

Para o setor de refino, o hidrogênio verde é ao mesmo tempo uma oportunidade e uma necessidade. Atualmente, a demanda global por hidrogênio já se aproxima de 100 milhões de toneladas por ano, das quais mais de 95% são absorvidas pelos setores de refino, amônia sintética, metanol e fabricação química. Somente o refino responde por 15% a 20% do consumo total, sendo um dos maiores usuários industriais de hidrogênio do mundo. No entanto, mais de 99% do hidrogênio global ainda provém de combustíveis fósseis, principalmente por reforma a vapor do metano (SMR) e gaseificação de carvão, com alta intensidade de emissões de carbono. A transição do hidrogênio cinza para o hidrogênio verde torna-se, portanto, um dos pontos de entrada mais impactantes para a descarbonização industrial.

O hidrogênio não é novidade para refinarias. Uma refinaria moderna consome dezenas de milhares de toneladas de hidrogênio por ano para processar petróleo bruto em combustíveis de transporte mais limpos. Com o endurecimento das especificações de combustíveis, a demanda interna de hidrogênio nas refinarias continua aumentando. Essa oportunidade é particularmente evidente na Índia. As refinarias indianas consomem juntas cerca de 2 a 3 milhões de toneladas de hidrogênio por ano, atualmente produzido principalmente por rotas baseadas em combustíveis fósseis. Como as refinarias já possuem infraestrutura completa para produção, manuseio, armazenamento, compressão, purificação e distribuição de hidrogênio, elas são vistas como um dos caminhos mais rápidos para a implantação de hidrogênio verde em escala industrial. Mais do que criar nova demanda de hidrogênio, trata-se de descarbonizar uma matéria-prima industrial existente e estrategicamente importante.

Globalmente, várias refinarias estão avaliando ou implementando projetos de hidrogênio verde. Na Europa, já surgiram investimentos de grande escala integrando eletrólise de hidrogênio às operações de refino, e as principais empresas de energia também estão explorando grandes projetos que combinam geração renovável com produção de hidrogênio para reduzir as emissões do refino e produzir combustíveis sustentáveis. As refinarias são cada vez mais vistas como "consumidores-âncora" da economia emergente do hidrogênio.

A Índia, sob a estrutura da Missão Nacional de Hidrogênio Verde (National Green Hydrogen Mission), estabeleceu metas claras, posicionando o hidrogênio como um pilar estratégico para alcançar a independência energética e a visão de emissões líquidas zero. A missão planeja construir capacidade de produção de hidrogênio verde de 5 milhões de toneladas/ano até 2030, com investimentos associados próximos a 200 bilhões de rúpias. Para atingir essa meta, serão necessários cerca de 250 a 275 TWh de eletricidade renovável por ano. Considerando um consumo de 50 a 55 kWh para produzir 1 kg de hidrogênio verde, a capacidade instalada de renováveis a ser integrada seria de aproximadamente 45 a 60 GW, dependendo do fator de capacidade.

Espera-se que o setor de refino desempenhe um papel fundamental nessa transição. A integração do hidrogênio verde nos processos de refino pode reduzir diretamente as emissões sem exigir ajustes fundamentais nas unidades de processo a jusante. Várias refinarias indianas já anunciaram iniciativas de hidrogênio verde, projetos-piloto e planos de implantação em escala comercial. A Hindustan Petroleum Corporation Limited (HPCL) colocou em operação uma unidade de hidrogênio verde de 370 t/ano em sua refinaria de Visakhapatnam, tornando-se a primeira refinaria da Índia a produzir e utilizar efetivamente hidrogênio verde em suas operações de refino. Essas implantações gerarão experiência operacional para futuras expansões de escala e comercialização.

Embora as refinarias sejam o ponto de entrada natural, o raio de aplicação do hidrogênio verde vai muito além. O setor siderúrgico está avaliando processos de ferro reduzido diretamente (DRI) baseados em hidrogênio para substituir as rotas de redução a carvão; os fabricantes de fertilizantes estão explorando a produção de amônia verde; os setores de aviação e navegação estão estudando combustíveis sustentáveis derivados de hidrogênio; armazenamento de energia de longa duração e mobilidade a hidrogênio também são vistos como áreas de crescimento futuro. No entanto, a maioria dessas aplicações ainda está em processo de transição de projetos-piloto para escala comercial. O valor das refinarias reside no fato de que elas oferecem uma base de demanda imediata e madura, capaz de acelerar a implantação de eletrolisadores, a expansão da capacidade de fabricação e a construção da cadeia de suprimentos.

Integrar hidrogênio verde às operações de refino não é uma simples substituição. A produção de hidrogênio verde está fortemente correlacionada ao fornecimento de eletricidade renovável, introduzindo novas complexidades sistêmicas. Tomando como exemplo uma refinaria com produção diária de 100 toneladas de hidrogênio, se toda a demanda fosse atendida por eletrólise, seriam necessários cerca de 5 a 5,5 GWh de eletricidade por dia. A capacidade de fornecimento de energia renovável, a integração à rede elétrica, a configuração de armazenamento e a eficiência dos eletrolisadores tornam-se, portanto, fatores decisivos para a viabilidade econômica do projeto. Os eletrolisadores precisam operar com eficiência sob condições de energia flutuante, ao mesmo tempo em que atendem aos requisitos de fornecimento contínuo de hidrogênio dos processos de refino. Entre as tecnologias existentes, o eletrolisador alcalino continua sendo a solução mais madura e comercialmente comprovada, com custo de capital relativamente menor e cadeia de suprimentos consolidada, embora com flexibilidade limitada em operação de baixa carga. Os eletrolisadores de membrana de troca aniônica (AEM) estão se tornando uma alternativa atraente, com melhor capacidade de resposta dinâmica e capacidade de operar em uma faixa mais ampla de entrada de energia. As futuras unidades de produção de hidrogênio em refinarias poderão adotar cada vez mais configurações híbridas, combinando a economia dos sistemas alcalinos com a flexibilidade da tecnologia AEM.

Em princípio, cada quilograma de hidrogênio cinza atualmente consumido por refinarias pode, em última instância, ser substituído por hidrogênio verde, mas o avanço real depende de escala, economia, integração de infraestrutura e disponibilidade de eletricidade renovável. Grandes refinarias consomem centenas de toneladas de hidrogênio por dia, exigindo centenas de megawatts de capacidade de eletrólise e ativos substanciais de energia renovável. O custo do hidrogênio verde ainda é fortemente influenciado pelo preço da eletricidade, pelos gastos de capital dos eletrolisadores, pelo fator de utilização das plantas e pela eficiência do sistema. Os requisitos de pureza do hidrogênio, sistemas de compressão, instalações de armazenamento e a integração às redes de hidrogênio das refinarias também precisam ser otimizados caso a caso. O gerenciamento da intermitência é igualmente uma questão central: as refinarias operam continuamente, enquanto a geração de energia renovável flutua ao longo do dia. Resolver esse descompasso exige a coordenação de eletrolisadores flexíveis, armazenamento de hidrogênio, conexão à rede e sistemas avançados de gerenciamento de energia.

A competitividade de longo prazo do hidrogênio verde dependerá em grande medida dos avanços em engenharia eletroquímica, ciência de materiais e integração de sistemas. A eletricidade normalmente representa 60% a 70% do custo de produção do hidrogênio verde, tornando a redução do consumo específico de energia um objetivo técnico fundamental. Melhorias no design de catalisadores, materiais de membrana, estrutura de eletrodos, tecnologia de separadores e engenharia de stacks têm o potencial de aumentar a eficiência e, ao mesmo tempo, melhorar a durabilidade e retardar a degradação do desempenho. Diagnósticos digitais, manutenção preditiva e sistemas inteligentes de controle de processos também aumentarão ainda mais a confiabilidade dos equipamentos e a economia do ciclo de vida completo.

O Centro de P&D Verde da HP (HP Green R&D Centre, HPGRDC), localizado em Bengaluru, é um nó central dessa transformação. O centro já se tornou uma das principais instituições de inovação em tecnologia de hidrogênio da Índia, com pesquisa cobrindo toda a cadeia de valor do hidrogênio, incluindo desenvolvimento de eletrolisadores, eletrocatalisadores avançados, armazenamento de hidrogênio, aplicações de transporte e integração de sistemas. Desde 2020, o HPGRDC vem avançando continuamente em um roteiro de hidrogênio verde que abrange produção, utilização, armazenamento e transporte, alcançando diversos marcos inéditos, incluindo o desenvolvimento da tecnologia de eletrolisadores de membrana de troca aniônica (AEM) e sua ampliação para escala de sistemas de megawatts. Além disso, a HPCL também construiu uma estação de abastecimento de hidrogênio nas proximidades de Visakhapatnam, completando toda a cadeia de valor do hidrogênio, da produção e abastecimento à aplicação final.

O futuro do refino sustentável estará intrinsecamente ligado à profundidade da integração do hidrogênio verde. Diante de uma demanda global de quase 100 milhões de toneladas/ano de hidrogênio e da meta indiana de construir 5 milhões de toneladas/ano de capacidade de hidrogênio verde até 2030, as refinarias estão em uma posição única para se tornarem consumidoras-âncora do hidrogênio renovável. Alcançar uma descarbonização significativa não se resume à instalação de eletrolisadores; depende também de uma abordagem sistêmica que englobe integração de energias renováveis, produção flexível de hidrogênio, armazenamento avançado de energia, otimização digital e inovação contínua em toda a cadeia de valor. As refinarias que abraçarem essa transição mais cedo estarão não apenas reduzindo sua própria pegada de carbono, mas também garantindo sua posição na economia emergente do hidrogênio.