AULA 2 - Cap 2 HV (Projeto H-Tec)

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<p>HIDROGÊNIO VERDE</p><p>Profa. Dra. Patrícia Marques Carneiro Buarque</p><p>APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA</p><p>Breve revisão da aula 1</p><p>o Justificativa para o uso de energias renováveis;</p><p>o Gases de efeito estufa (GEE);</p><p>o O que é o efeito estufa – definição, mecanismo, consequências e medidas mitigadoras;</p><p>o Características e classificação do hidrogênio.</p><p>PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>Foto: google imagens.</p><p>A produção de hidrogênio pode ser realizada a partir de uma diversidade de matérias-primas, de modo que</p><p>os processos produtivos para a sua obtenção podem ser divididos em 3 classes, cujos principais pontos de</p><p>destaque podem ser observados na Figura abaixo:</p><p>PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>o Reforma a vapor de gás natural - SMR</p><p>Foto: google imagens.</p><p>A reforma a vapor é um processo contínuo</p><p>de reação catalítica do gás natural com</p><p>vapor d’agua, formando H2, além de CO,</p><p>CO2 e, de forma indesejada, C, na forma de</p><p>fuligem.</p><p>Este processo pode ser representado, de</p><p>forma geral, a partir das seguintes reações</p><p>químicas catalisadas:</p><p>PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>o Reforma a vapor de gás natural - SMR</p><p>Foto: google imagens.</p><p>Representação da reforma a vapor do gás natural (SMR) com remoção de CO2 por solventes</p><p>PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>o Reforma a vapor de gás natural - SMR</p><p>Foto: google imagens.</p><p>Representação da reforma a vapor do gás natural (SMR) com remoção de CO2 por solventes</p><p>PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>o Reforma a vapor de gás natural - SMR</p><p>Foto: google imagens.</p><p>Representação da reforma a vapor do gás natural (SMR) com remoção de CO2 por solventes</p><p>e posterior metanação</p><p>PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>o Reforma a vapor de gás natural (SMR) com captura, utilização e armazenamento de CO2</p><p>(CCUS).</p><p>Foto: google imagens.</p><p>Opções da captura de CO2 em uma planta de reforma a vapor de metano (SMR).</p><p>PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>o Reforma autotérmica de gás natural (ATR) com CCUS.</p><p>Foto: google imagens.</p><p>Representação da reforma autotérmica do gás natural (ATR) com pontos de captura.</p><p>Nessa configuração, a liberação de calor da oxidação parcial (reação exotérmica) supre a reforma</p><p>(endotérmica), o que exclui a necessidade de suprimento externo de calor;</p><p>Em comparação de custos entre todas as tecnologias de produção de hidrogênio de baixo carbono para</p><p>2030, essa tecnologia com 90% de captura pode levar o hidrogênio azul a ser a alternativa competitiva em</p><p>novas unidades.</p><p>PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>o Reforma a vapor e autotérmica de gás natural com captura, utilização e armazenamento de</p><p>CO2 (CCUS).</p><p>Captura</p><p>Foto: google imagens.</p><p>PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>o Reforma a vapor e autotérmica de gás natural com captura, utilização e armazenamento de</p><p>CO2 (CCUS).</p><p>Captura</p><p>Foto: google imagens.</p><p>PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>Foto: google imagens.</p><p>o Reforma a vapor e autotérmica de gás natural com captura, utilização e armazenamento de</p><p>CO2 (CCUS).</p><p>Captura pós combustão</p><p>PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>o Reforma a vapor de gás natural com captura, utilização e armazenamento de CO2 (CCUS).</p><p>Utilização</p><p>Foto: google imagens.</p><p>• A utilização do CO2 corresponde à sua aplicação para fins produtivos, sendo uma alternativa de</p><p>destinação das emissões capturadas nas plantas de hidrogênio azul;</p><p>• Uma forma de classificar as rotas de utilização de CO2 as divide entre as aplicações que envolvem o</p><p>uso direto do CO2 e as que realizam a conversão em outros produtos – ou uso indireto (IEA, 2019b).</p><p>Apesar de haver usos diretos do CO2 e outros promissores, a escala potencial dessas alternativas tende</p><p>a ser pequena (WANG et al., 2020);</p><p>• As tecnologias de conversão do CO2 se distinguem entre rotas biológicas e químicas;</p><p>• A conversão química tem uma série de alternativas. Dentre as principais rotas, tem-se: reforma,</p><p>hidrogenação, carboxilação, mineralização, eletroquímica, fotoquímica e catálise em plasma.</p><p>PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>o Reforma a vapor de gás natural com captura, utilização e armazenamento de CO2 (CCUS).</p><p>Posso transformar o CO2 em energia?</p><p>Foto: google imagens.</p><p>O principal desafio da conversão</p><p>química é que a molécula de CO2 é</p><p>termodinamicamente estável, tendo</p><p>natureza inerte: para convertê-la, são</p><p>necessários o uso de catalisadores,</p><p>níveis elevados de energia e condições</p><p>de reação otimizadas</p><p>PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>o Reforma a vapor de gás natural com captura, utilização e armazenamento de CO2 (CCUS).</p><p>Armazenamento geológico</p><p>Foto: google imagens.</p><p>• O armazenamento geológico tem por</p><p>objetivo o sequestro permanente de</p><p>CO2 em formações geológicas</p><p>profundas por um longo período</p><p>(normalmente mais de 1.000 anos)</p><p>garantindo que não haja retorno à</p><p>atmosfera;</p><p>• A Figura ao lado ilustra</p><p>esquematicamente alguns dos tipos</p><p>de reservatórios geológicos</p><p>considerados para armazenamento</p><p>de CO2.</p><p>PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>o Decomposição de biomassa/Lodo</p><p>Foto: google imagens.</p><p>- O desenvolvimento de tecnologias para</p><p>produção biológica de hidrogênio a partir</p><p>de biomassa constitui uma área bastante</p><p>promissora.</p><p>- Dentre os sistemas biológicos para</p><p>produção de H2, a fermentação anaeróbia</p><p>tem se destacado, devido principalmente</p><p>à maior produção de H2 quando</p><p>comparada aos outros processos</p><p>biológicos e a possibilidade de utilização</p><p>de diferentes materiais residuais como</p><p>substrato.</p><p>PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>o Decomposição de biomassa/Lodo – Estudo de caso</p><p>Slide 1: HIDROGÊNIO VERDE</p><p>Slide 2: APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA</p><p>Slide 3: PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>Slide 4: PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>Slide 5: PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>Slide 6: PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>Slide 7: PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>Slide 8: PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>Slide 9: PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>Slide 10: PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>Slide 11: PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>Slide 12: PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>Slide 13: PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>Slide 14: PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>Slide 15: PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>Slide 16: PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>Slide 17: PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p><p>Slide 18: PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E SEUS DESAFIOS</p>