Na Faixa de Ferro de Minnesota, Produtores Exploram Combustível de Hidrogênio para Reduzir Emissões

Republicado por Platão

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A história a seguir foi produzida pela Energy News Network em colaboração com KAXE/KBXE, uma estação de rádio comunitária independente e sem fins lucrativos no norte de Minnesota.

O líder de uma parceria regional de hidrogénio está a explorar a utilização da fonte emergente de combustível para ajudar a tornar a Iron Range de Minnesota um líder na produção de aço verde.

“Sim, certamente tem um grande potencial”, disse Tom Erickson, presidente e diretor de operações do Heartland Hydrogen Hub, um dos sete projetos regionais recentemente financiado pelo Departamento de Energia dos EUA para iniciar a produção de combustível de hidrogênio. “O primeiro uso óbvio do hidrogênio na indústria (mineração) da taconita é apenas para produzir eletricidade.”

O governo dos EUA está a investir milhares de milhões para desenvolver centros regionais de produção de hidrogénio, destinados a estimular a infra-estrutura necessária para aumentar o fornecimento e reduzir o custo o suficiente para torná-lo comercialmente viável.

O hidrogénio emite apenas vapor de água e ar quente quando queimado, mas normalmente é produzido a partir de gás natural num processo que cria elevadas emissões de gases com efeito de estufa. O Centro de Hidrogênio Heartland utilizará energia renovável e energia nuclear para tentar reduzir o impacto climático, bem como o preço.

O foco inicial será no fornecimento de hidrogênio para fertilizantes de amônia, mas Erickson disse que a mesma produção também poderia substituir combustíveis mais intensivos em carbono usados para aquecer e fornecer energia às operações de mineração de taconita na Cordilheira do Ferro.

“Essa indústria utiliza muito gás natural para sistemas térmicos e de aquecimento, para a produção de pelotas”, disse Erickson. “Você teria que projetar (os sistemas) de maneira um pouco diferente, mas certamente poderia adicionar um pouco de energia de hidrogênio a isso e diminuir as emissões desse ponto de vista.”

Manipulando moléculas

O elemento mais abundante no universo, o hidrogénio tem sido historicamente difícil de transformar em energia. O desastre de Hindenburg em 1937 é um exemplo infame que demonstra as qualidades explosivas do hidrogénio.

“Você não pode minerar. Você não pode enfiar um cano no chão e depois trazer o hidrogênio para cima. Você tem que produzi-lo a partir de outra coisa. É a menor molécula, a mais difícil de capturar”, explicou Erickson. “É o mais difícil de movimentar depois de produzido, por isso temos algumas coisas que precisamos superar e apoiar para criar novas ideias inovadoras para realmente reduzir os custos.”

A maior parte do hidrogénio comercial é produzida hoje através da separação dos átomos de hidrogénio do metano sob alto calor e pressão, com muitas instalações industriais utilizando gás natural como fonte de metano. Este método produz hidrogênio, monóxido de carbono e uma quantidade relativamente pequena de dióxido de carbono.

Acontece que Minnesota é altamente competitivo na produção de ferro e aço verdes, além de outros estados do país.

A eletrólise separa o hidrogênio da água usando uma corrente elétrica. Este método não cria quaisquer subprodutos ou emissões além de oxigênio e hidrogênio. É o foco principal do investimento do Departamento de Energia na energia do hidrogénio.

Espera-se que os projetos do Heartland Hydrogen Hub reduzam as emissões de carbono em cerca de 1 milhão de toneladas métricas por ano, o equivalente a 220,000 carros movidos a gasolina.

Erickson – que também é diretor de pesquisa exploratória na Universidade de Dakota do Norte – disse que a infraestrutura para o uso do hidrogênio em maior escala está no futuro.

“O transporte marítimo – sejam trens ou navios que transportam grandes quantidades de petróleo – são alvos ainda maiores”, disse ele. “Talvez metas até um pouco mais fáceis para a aplicação do combustível hidrogênio.”

Erickson, cujo avô e vários outros parentes trabalharam nas minas de taconita em Iron Range, disse que a tecnologia para produzir pelotas de taconita de maior qualidade foi estudada em Keewatin, onde a U.S. Steel planeja investir US$ 150 milhões em uma nova planta de taconita de maior qualidade.

“O pessoal da região analisou (pelotas de taconita de maior qualidade) produzidas a partir de gás natural, de gases derivados de carvão e, claro, de hidrogênio”, disse Erickson.

O Heartland Hydrogen Hub está atualmente em fase de desenvolvimento de conceito e Erickson disse que está entusiasmado com o avanço da tecnologia em energia para o futuro.

“O que mais me entusiasma é começar a ver uma produção de hidrogênio em maior escala”, disse ele. “Assim que começarmos a produzi-lo, poderemos começar a encontrar outras maneiras de utilizar as coisas que beneficiam a sociedade, diferentes maneiras de manipular a molécula…. para fornecer energia limpa, confiável e sustentável.”

Sentindo o calor

O aço é produzido utilizando muito calor e os altos-fornos movidos a carvão ainda são utilizados para 57% da capacidade mundial de produção de aço. Isso representa uma diminuição em relação ao ano anterior, quando 67% da capacidade siderúrgica mundial era produzida em altos-fornos. marcando uma mudança em direção à tecnologia de fornos elétricos a arco em todo o mundo.

A Cordilheira do Ferro fornece três quartos do minério de ferro do país, do qual o aço é feito. As siderúrgicas como a U.S. Steel e a Cleveland-Cliffs, proprietárias das operações mineiras na Iron Range, estão a sofrer uma pressão crescente por parte de governos, investidores e clientes para reduzirem as suas emissões climáticas. Não se trata apenas do potencial para futuras regulamentações ambientais. Mais empresas estão dispostas a pagar um prémio pelo aço que apresenta uma pegada de carbono menor.

Prevê-se que a redução das emissões provenientes da mineração e de outras indústrias pesadas seja um desafio maior do que a limpeza de automóveis ou de centrais eléctricas. Isso se deve à necessidade de alimentar enormes fornos e outros equipamentos para os quais as alternativas elétricas não estão amplamente disponíveis.

Esses fatores estão levando muitos fabricantes a explorar o potencial do combustível hidrogênio. Cleveland-Cliffs, que possui e opera Hibbing Taconite, tem já se comprometeu a financiar um projeto de energia a hidrogénio na sua fábrica de Toledo. Sem qualquer modificação na planta, a empresa afirma que poderia substituir até 30% do consumo de gás natural por hidrogênio. E com actualizações de equipamento e outros investimentos, este número poderá subir para 70 por cento, representando 1 milhão de toneladas métricas de gases com efeito de estufa por ano.

Cleveland-Cliffs também faz parte de um centro de hidrogênio financiado pelo governo federal com sede no norte de Indiana. Em outubro, a empresa foi reconhecida pelo Departamento de Energia dos EUA para reduzir as suas emissões de gases com efeito de estufa em mais de um terço.

A empresa não respondeu aos pedidos de comentários sobre o que os seus esforços de redução de emissões podem significar para o norte do Minnesota, mas o investigador Rolf Weberg disse que a indústria mineira do estado está bem posicionada para utilizar o combustível hidrogénio.

“Acontece que Minnesota é de longe altamente competitivo na produção de ferro e aço verdes, além de outros estados do país”, disse Weberg, diretor executivo do Instituto de Pesquisa de Recursos Naturais da Universidade de Minnesota-Duluth. “Temos essencialmente todos os recursos, incluindo infra-estruturas para energia futura e acesso à água. Tudo o que você precisa para uma abordagem baseada em hidrogênio para preparar ferro e aço verdes.”

As conversas sobre o futuro da energia do hidrogênio estão apenas começando.

“A indústria de Minnesota tem investido para se preparar para isso”, disse Weberg. “É uma oportunidade emocionante para Minnesota abraçar, e a conversa está apenas começando. Esta é uma oportunidade para realmente liderar nesta área e também fazê-lo em conjunto com o hidrogénio verde e o aço verde.”