Nova Matriz Energética na Aviação: O Hidrogênio

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UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI 
CÁSSIO MARCEL DELLA DÉA 
JOÃO FELIPE CREMASCO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
NOVA MATRIZ ENERGÉTICA NA AVIAÇÃO: 
 O HIDROGÊNIO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Paulo 
2014
 
 
 
CASSIO MARCEL DELLA DEA 
JOAO FELIPE CREMASCO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
NOVA MATRIZ ENERGÉTICA: O HIDROGÊNIO 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado 
como exigência parcial para a obtenção do 
título de Bacharel do curso de Aviação Civil da 
Universidade Anhembi Morumbi, sob a 
orientação do Prof. Esp. Alexandre Faro 
Kaperaviczus. 
 
 
 
 
 
 
 
Aprovado em 
 
 
Esp. Alexandre Faro Kaperaviczus 
 
Professor convidado: 
 
 
 
 
 
 
 
 
NOVA MATRIZ ENERGÉTICA: O HIDROGÊNIO 1 
 
Cássio Marcel Della Déa2 
João Felipe Cremasco² 
Alexandre Faro Kaperaviczus3 
 
RESUMO 
 
Durante as últimas décadas, a humanidade tem feito uso de fontes 
energéticas minerais, causando forte impacto ambiental no ecossistema global 
devido às propriedades resultantes dos combustíveis. A fonte de energia da qual a 
humanidade depende quase que exclusivamente é o petróleo, que assim como 
todos os minerais, da queima resultam gases nocivos ao ecossistema e à 
população. Com a demanda por petróleo crescendo e suas reservas naturais se 
extinguindo, inicia-se uma nova corrida por desenvolvimento energético. O presente 
artigo visa analisar a possível implantação do uso de Hidrogênio como fonte 
energética e a utilização deste no meio aeronáutico. Com base nos estudos 
realizados, constatamos que a tecnologia para a utilização do hidrogênio como fonte 
de energia mecânica para locomoção já existe, podendo assim ser utilizada nesta 
finalidade. Diversas empresas do ramo aeronáutico, como a DLR, Boeing e Airbus já 
investem recursos para tornar factível a utilização desta fonte energética futura. 
Analisando que a queima do hidrogênio resulta apenas em uma solução química de 
H20 (água), seria a fonte energética mais eficiente já utilizada pela humanidade e 
com a vantagem de não ser poluente. Concluiu-se que o principal obstáculo para a 
utilização do hidrogênio, como fonte de energia seria a sua obtenção, pois ele não 
pode ser encontrado em sua forma química, pura, porém se produzido em escala 
industrial, pode vir a ser viável economicamente. 
 
 
PALAVRAS-CHAVE: Hidrogênio; Aviação; Combustível. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1Trabalho de conclusão do curso de Aviação Civil, Universidade Anhembi Morumbi, 2014. 
2Graduando no curso Aviação Civil da UAM. E-mail cassio_delladea@hotmail.com / joao-felipe94@hotmail.com. 
3Professor/ Especialista Alexandre Faro Kaperaviczus, do Curso de Aviação Civil. E-mail farokape@gmail.com 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
During the last decades, mankind made use of mineral energy sources, causing 
severe environmental impact on the global ecosystem due to the properties of the 
resulting fuel. The energy source which humanity relies almost exclusively is oil, 
which like all minerals, burning result harmful to the ecosystem and the population 
gases. With the growing demand for oil and its natural reserves becoming extinct, 
starts a new race for energy development. This article aims to analyze the possible 
deployment of the use of hydrogen as an energy source and using this in the aviation 
environment. Based on the studies, we found that the technology for the use of 
hydrogen as a source of mechanical energy for transportation already exists and can 
therefore be used for this purpose. Several companies in the aerospace industry, 
such as DLR, Airbus and Boeing are already investing resources to make feasible 
the use of this future energy source. Analyzing the results only burning hydrogen in a 
chemical solution of H20 (water), would be the most efficient energy source used by 
mankind, and has the advantage of not polluting. It was concluded that the main 
obstacle to the use of hydrogen as an energy source would acquire it, as it can not 
be found in its chemistry, pure form, but is produced on an industrial scale, may 
prove to be economically viable. 
 
 
KEYWORDS: Hydrogen; Aviation; Fuel. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
Ao longo dos anos a aviação tem se tornado cada vez mais acessível as mais 
diversas camadas sociais, popularizando esse meio de transporte. A partir disso, 
mais e mais aeronaves estão transportando pessoas e cargas. 
Ao passo que mais aeronaves voam, mais toneladas de poluentes provindas 
da queima de combustíveis fósseis são liberadas na atmosfera. 
Nesse cenário, há uma grande preocupação dos ambientalistas em relação 
ao meio ambiente que está sendo destruído devido aos altos índices de poluentes 
que são despejados sobre o ecossistema, causando a deterioração da camada de 
ozônio, que é responsável por absorver e refletir grande parte dos raios solares. 
Logo, com a camada de ozônio cada vez mais desgastada, mais raios solares têm 
êxito ao adentrar no planeta, causando assim o aquecimento global, que por sua 
vez, acaba aumentando o nível médio do mar, alterando suas correntes marítimas e 
até mesmo a composição química da água. 
Com essa mudança nos ciclos climáticos, o regime de chuvas é afetado, 
produzindo enchentes e secas graves, cada vez mais constantes, o que acarretará 
na erradicação de espécies e grande impacto na raça humana. 
Vale ressaltar que as mudanças climáticas já nos dias de hoje, estão afetando 
a vida e a qualidade de vida das pessoas no mundo todo, com geadas fora de 
época, falta de chuva, calor intenso, batendo recorde ano após ano, dentre outros 
efeitos já sentidos pela população mundial. 
Somente a indústria da aviação é responsável por aproximadamente 2% de 
toda a emissão de gás carbônico produzido pelo homem, e com o desenvolvimento 
do setor e com a popularização do meio de transporte, esse número tende a crescer 
(HERNAM CHAIMOVICH, 2013). 
Desde o início da aviação, os aviões utilizam combustíveis derivados de 
petróleo como fonte de energia. A maioria das empresas aéreas emprega aeronaves 
propulsadas por turbinas que, por sua vez, utilizam querosene, que é um 
combustível fóssil, assim, não renovável. 
Vários projetos estão em andamento para diminuir o uso do petróleo ou até 
mesmo para não ser mais dependentes dos combustíveis fósseis, já que estes são 
poluentes e suas reservas são finitas. 
6 
 
 
À medida que a reserva de petróleo vai diminuindo, sua extração torna-se 
cada vez mais difícil, com seu valor oscilando, já representando 40% dos custos de 
uma operação aérea. 
Tendo em vista que a aviação não pode interromper suas atividades, pois 
movimenta cerca de 32 bilhões de reais e 100 milhões de passageiros ao ano no 
Brasil, segundo a INFRAERO (Empresa Brasileira de Infraestrutura Aeroportuária), a 
quantidade de passageiros aumentou o volume de voos numa taxa de 46% em 10 
anos, atestando o seu rápido crescimento. 
 O panorama atual mostra que com o passar dos anos novas fontes 
alternativas de energia terão que ser criadas para que continuem sendo atendidas 
as necessidades humanas. Isso faz com que as grandes empresas financiem novos 
projetos com finalidade de desenvolver novas matrizes para que não cheguem a 
faltar fontes de energia, que ocasionariam a interrupção de transporte aéreo de 
pessoas e de cargas. 
Nesse contexto, este artigo analisa a possibilidade de mudança da matriz 
energética das aeronaves, de óleos derivados de petróleo para o gás hidrogênio, 
levando em consideração que o hidrogênio vem a ser uma fonte
de energia 
renovável, inesgotável, não poluente e consequentemente sustentável. 
Esta forma de energia limpa parece ser novidade, mas não é. Em 15 de abril 
de 1988 o TU-155, aeronave russa, fez um voo experimental bem sucedido de 21 
minutos utilizando como fonte de energia, o hidrogênio. O mesmo é empregado hoje 
em dia em foguetes e naves espaciais. Duas das maiores empresas fabricantes de 
aeronaves do mundo, Airbus e Boeing, já têm projetos desse tipo, que ligam a matriz 
energética da aviação ao hidrogênio. 
O tema relacionado à obtenção de energia do hidrogênio e a transformação 
em força motriz para fornecer empuxo às aeronaves é um assunto relativamente 
novo, de poucas referências, que ainda necessita de muitos estudos, sendo um 
grande desafio para os futuros engenheiros em relação à elaboração de projetos 
que sejam viáveis nessa área. 
Pensando na erradicação dos combustíveis fósseis e no aquecimento global, 
este artigo visa mostrar uma forma de substituir a fonte de energia que é usada nos 
dias de hoje, por novas fontes de energia, renováveis, a serem utilizadas na aviação. 
 
 
7 
 
 
1 HISTÓRICO 
 
Desde o início da humanidade, a própria natureza se encarregou, durante 
milhares de anos, de participar do processo do efeito estufa através de lançamentos 
de gases e cinzas vulcânicas, que segundo Cavalcanti (2010), a erupção do vulcão 
Kracatoa, em 1883, despejou mais cinzas na atmosfera do que toda a atividade 
humana em sua história. A participação humana nessa balança vem aumentando 
ano após ano chegando a situações críticas como as atuais. 
A camada atmosférica mais concentrada em relação à quantidade de 
poluentes é a troposfera, onde os principais gases do efeito estufa, e partículas 
sólidas de poeira se encontram contribuindo para a degradação do ar. Essa é a 
mesma camada onde a maioria dos aviões, voam, sendo que a aviação contribui 
diretamente com aproximadamente 2 % de toda a emissão de gases tóxicos para o 
ar. 
Da mesma forma, segundo Pires (2005) é nessa mesma região onde se 
instalam os gases como o dióxido e monóxido de carbono, metano e ozônio, que 
atuam no equilíbrio térmico do planeta. 
A presença do homem, não indicava ameaças significativas, pois a população 
não era elevada e havia poucas fábricas com alto índice de mecanização, dando 
assim a capacidade de fazer com que a atmosfera se renovasse naturalmente e 
permanecesse equilibrada. Com o avanço tecnológico e o trade off entre os recursos 
limitados e as necessidades infinitas do homem, a partir da revolução industrial, 
foram iniciadas massivas construções de indústrias que utilizavam como energia o 
carvão que, em larga escala, pode afetar a atmosfera. 
À grosso modo, os maiores aliados para se intensificar a poluição são os 
diversos meios de transportes como os carros, as motos, as embarcações e os 
aviões, logo depois vêm as indústrias, responsáveis pela criação de produtos 
consumidos pela população. 
Apenas depois de se constatar a ocorrência de quatro mil mortes ligadas a 
problemas respiratórios causados pela má qualidade do ar, em 1952 em Londres, as 
autoridades sanitárias começaram a perceber que havia a necessidade de buscar 
uma solução para o problema da poluição (PIRES, 2005). 
O efeito da poluição não afeta apenas os seres vivos, em relação ao bem 
estar, causa também, em determinados casos, danos econômicos, interferindo na 
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produtividade de alimentos, corroendo metais e monumentos históricos diminuindo 
assim a vida útil das construções (CAVALCANTI, 2010). 
Desde a primeira forma de energia usada em larga escala, o carvão mineral, 
até os dias atuais, muitas coisas mudaram. Ainda temos fontes extremamente 
poluentes das quais somos dependentes, como o petróleo e seus derivados. Por 
outro lado diversos países estão com projetos e pesquisas ligadas a fontes de 
energia renovável. 
Levando-se em consideração a quantidade de reservas de petróleo e seu 
consumo diário, estima-se que o combustível se esgotará por volta de 2046, 
segundo a Agência Nacional de Petróleo (ANP). Isso, não levando em consideração 
as novas descobertas e o possível crescimento da demanda pelo produto. Da 
mesma maneira, quanto mais próximo do esgotamento das reservas petrolíferas, 
mais caro ele irá se tornar. Desta forma, as empresas dependentes do petróleo, tais 
como as empresas aéreas, ficariam em situação insustentável. 
Uma das primeiras pesquisas voltadas para essa troca é a utilização da 
biomassa para fins energéticos, principalmente como combustíveis. Vale ressaltar 
que biomassa são todos os organismos biológicos que podem ser aproveitados 
como fontes de energia tais como: cana-de-açúcar, eucalipto, beterraba (para a 
obtenção de álcool), biogás, lenha e carvão vegetal, óleos vegetais, etc. (AZEVEDO, 
2013). 
Outra possibilidade para se obter energia é por intermédio do movimento da 
água através de turbinas, transformando a energia potencial em energia cinética de 
rotação, energia, esta, proveniente das hidroelétricas. No Brasil a quantidade de 
megawatts aumentou cinco vezes entre os anos de 1975 e 2005 segundo a ANEEL, 
(Agência Nacional de Energia Elétrica no Brasil), favorecendo o crescimento e o 
desenvolvimento do país. Os países que possuem rios com grande volume de água 
corrente podem utilizar esse meio para a geração de energia, como o caso do 
Canadá, Estados Unidos, Brasil, China e Rússia. 
Dentre outras formas de geração de energia passaremos a conhecer o 
hidrogênio e suas vantagens competitivas para aplicação no mercado. 
Diversos indícios mostram que no futuro essa fonte pode ser mais explorada 
do que é atualmente, tendo em vista que 1 kg de hidrogênio corresponde à energia 
equivalente a 2,75 kg de gasolina, tornando-a muito eficiente, lembrando ainda que 
seu peso é cerca de 10 vezes menor do que o do seu concorrente (LINARDI, 2010). 
9 
 
 
2 INVESTIMENTOS EM NOVAS TECNOLOGIAS EM COMBUSTÍVEIS 
 
2.1 ETANOL NO BRASIL 
 
Devido aos altos custos do petróleo na balança comercial brasileira, o 
governo federal foi instigado a lançar o programa denominado Proálcool. 
Apesar de já existir desde os anos 20 de forma não industrial, o etanol 
começou, a partir de novembro de 1975, a ter uma produção em escala, permitindo 
que o setor privado investisse maciçamente no aumento da produção. 
Em menos de dez anos, a produção anual que estava em torno de 600 
milhões de litros, aumentou e ultrapassou a meta do programa, de 10,6 bilhões de 
litros anuais (LEITE E LEAL, 2007). 
Com o passar do tempo e com o aumento da produção interna de petróleo e 
queda de seus preços internacionais, o governo perdeu o interesse pelo programa. 
Os subsídios foram reduzidos e o etanol hidratado perdeu competitividade perante a 
gasolina foi assim que a obrigatoriedade do uso do anidro na mistura com a gasolina 
e a velha frota de carros a álcool manteve o programa vivo, apesar da falta de apoio 
do governo. Um ponto vital para a perenidade do programa foi a manutenção da 
infraestrutura de abastecimento - o etanol estava disponível em mais de 90% dos 30 
mil postos de combustíveis instalados no país. 
No início do século 21, o governo federal resolveu desregulamentar a 
produção do etanol, facilitando a realização de investimentos. O governo não 
estabelecia preços nem cotas. Em 2002 começou uma nova elevação nos preços 
internacionais do petróleo, e o consequente aumento do preço da gasolina, trazendo 
de volta o interesse do consumidor pelo carro a álcool. As empresas fabricantes de 
automóveis percebendo o interesse e a necessidade da população em ter veículos 
confiáveis movidos a Etanol deu uma grande virada tecnológica e econômica no
setor desenvolvendo o motor flexível ao combustível FFV (Flex FuelVehicle), que 
puderam operar com gasolina, etanol ou qualquer mistura desses dois combustíveis. 
O consumo dos motores utilizando etanol é 30% maior quando comparando 
ao consumo do uso da gasolina. Portanto esta diferença é uma referência como 
opção ao consumidor quando da escolha do combustível a ser utilizado. 
 
 
10 
 
 
2.2 BIODISEL NO BRASIL 
 
De acordo com os professores físicos Rogério Cezar de Cerqueira Leite e o 
pesquisador Manoel Régis L. V. Leal do CEBRAP (Centro Brasileiro de Análise e 
Planejamento), os veículos pesados de carga, são essencialmente abastecidos com 
diesel derivado do petróleo. O desenvolvimento de substitutos do diesel foi tentado 
desde o início do Proálcool, como forma de reduzir ainda mais o consumo de 
petróleo, mantendo o perfil de produção de derivados de petróleo de acordo com a 
capacidade das refinarias do país. 
Na Europa, principalmente na Alemanha, o biodiesel passou a ser produzido 
em escala comercial, o que fez com que o governo federal passasse a se interessar 
pela produção nacional do biodiesel. 
Tal fato, além de reduzir a importação do diesel poderia fortalecer a 
agricultura familiar melhorando a inclusão social no Brasil. 
O Programa Nacional de Produção de Biodiesel, foi lançado em 6 de 
dezembro de 2004 regulamentado pela Lei nº 11.097 de 2005. 
O texto do programa definiu que a partir de 2008 haveria a obrigatoriedade de 
misturar 2% de biodiesel no diesel, projetando esse valor para 5% a partir de 2013. 
Mantendo a premissa da agricultura familiar, favorecendo o pequeno produtor, 
o governo federal criou percentuais de impostos diferentes, considerando a 
regionalização da matéria-prima, sendo os maiores descontos atribuídos aos 
pequenos produtores do Norte-Nordeste. Para garantir ao produtor o recebimento 
dos benefícios fiscais, este precisaria possuir o Selo Social que assegura o 
atendimento dos requisitos impostos pela lei. 
A mamona é a principal fonte de matéria prima para viabilizar o biodiesel na 
região semiárida do Nordeste. Entre os projetos implantados, um dos que merecem 
maior destaque é o da plantação de mamona na região Canto do Buriti no Piauí e 
usina em Floriano no mesmo Estado. Esta usina tem capacidade anual de produzir 7 
milhões de litros usando o processo de transesterificação, que é o mais utilizado 
atualmente para a produção do biodiesel. A transesterifição permite obter em sua 
reação, além do biodiesel também a glicerina, largamente utilizada na indústria 
farmacêutica e de cosméticos. 
Voltado ao incentivo da produção familiar ficou estabelecido que dos 5 mil 
hectares a serem plantados cada família terá direito a lotes de 25 hectares. Além da 
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mamona deveria ser plantado feijão ou outra cultura da escolha da família, ambas 
em 15 hectares. Os 10 hectares restantes seriam usados para área de preservação 
e outros cultivos da família. 
Apesar de o projeto estar bem estruturado, com um bom conceito de inclusão 
social e tecnologia industrial de boa qualidade, atualmente a matéria-prima utilizada 
é a soja importada da região Centro-Oeste. A expectativa sobre a utilização da 
mamona mostrou-se um fracasso devido ao pouco conhecimento na cultura agrícola 
e refino. 
 Assim como o pinhão manso, a mamona precisará de pelo menos mais dez 
anos, com base na experiência com outras culturas, para ser desenvolvida como 
uma opção comercial de matéria-prima para a produção de biodiesel. 
O fato de o Brasil ser um dos maiores produtores de soja do mundo fez com 
que esta fosse a principal matéria-prima na produção de biodiesel. Apesar de ser 
ruim no ponto de vista do equilíbrio energético, da ocupação de terras e da inclusão 
social, esta é a melhor solução econômica e produtiva. 
O Brasil tentou inovar utilizando mamona, porém voltou-se à experiência dos 
Estados Unidos com o biodiesel de soja. Uma cultura exótica ou pouco conhecida 
precisará de tempo e recursos para ser desenvolvida como opção comercial. 
 
2.3 O FUTURO DOS BIOCOMBUSTÍVEIS 
 
O maior motivo para a utilização dos biocombustíveis, além da independência 
dos derivados do petróleo, é a redução da emissão de GEE (Gases de Efeito Estufa) 
de forma sustentável (LEITE E LEAL, 2007). 
 Dessa forma, torna-se muito importante o equilíbrio energético da cadeia 
produtiva do bicombustível e a quantidade de gases de efeito estufa emitidos na sua 
produção, incluindo as fases agrícolas e industriais (LEITE E LEAL, 2007). 
 O etanol produzido da cana-de-açúcar tem se mostrado a melhor opção até o 
momento, pois consome 1 (uma) unidade de energia fóssil para 8 unidades de 
energia renovável produzida (LEITE E LEAL, 2007). 
Deve ser levada em consideração a necessidade de terras para a produção 
das matérias-primas para a produção do biocombustível. O etanol de cana-de-
açúcar produz em 1 hectare mais de 6 mil litros por ano sendo que o biodiesel de 
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mamona em 1 hectare cultivado produz apenas 500 litros de biodiesel. Dessa forma, 
os 13 bilhões de litros de etanol combustível que substituem cerca de 40% da 
gasolina utilizam pouco mais de 2 milhões de hectares de cana; para substituir 40% 
do diesel consumido no Brasil, ou seja, 16 bilhões de litros, seriam necessários 32 
milhões de hectares plantados com mamona, o que representa cerca da metade da 
área cultivada no nosso país (LEITE E LEAL, 2007). 
Baseado na experiência Brasileira, a cana-de-açúcar é beneficiada com essas 
tecnologias emergentes, pois além do açúcar e do etanol combustível ela produz 
uma grande quantidade de fibras na forma de bagaço e palha. O bagaço produzido 
é utilizado na geração de energia na própria usina assim como a palha. Como 
consequência ocorre redução do consumo de energia nas usinas, além do fim das 
queimadas e o início do recolhimento da palha, resultando em um aumento em torno 
de 50% na produção do etanol (LEITE E LEAL, 2007). 
 
2.4 PLANOS DE DESENVOLVIMENTO DO BIODISEL NA AVIAÇÃO NO BRASIL 
 
Assim como a indústria automobilística procurou alternativas aos 
combustíveis derivados do petróleo, a aviação comercial estabeleceu desafios 
ambiciosos para a redução das emissões de dióxido de carbono e utilização de 
combustíveis alternativos. 
 A expectativa da utilização de biocombustíveis em substituição aos derivados 
de petróleo utilizados deverá demandar um prazo estimado de 20 a 40 anos. Para 
que a produção e o uso de biocombustíveis na aviação sejam eficazes, eficientes e 
vantajosos, do ponto de vista ambiental, social e econômico, as empresas Boeing e 
Embraer em conjunto com a FAPESP (Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado 
de São Paulo) formalizaram, em outubro de 2011, acordo para viabilizar o apoio nas 
pesquisas deste combustível alternativo. 
A UNICAMP (Universidade Estadual de Campinas) foi designada para a 
coordenação desse estudo, com a responsabilidade de chefiar uma equipe de 
pesquisa multidisciplinar, baseada, nos resultados obtidos nas pesquisas acima 
citadas. 
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A pesquisa reforçou que o Brasil tem um grande potencial para fornecer 
biocombustíveis de aviação para o mercado doméstico e internacional. 
Todos os envolvidos na cadeia de produção e distribuição do biocombustível 
para a aviação civil, tais como: a indústria, a agricultura, o governo, ONGs e as 
instituições de pesquisas, desenvolveram estudos avaliando a produção e o 
fornecimento de matérias-primas, tecnologia de conversão, logística de fornecimento 
de combustível, sustentabilidade e políticas. 
 
2.5 PESQUISAS DO BRASIL PARA UTILIZAÇÃO DE HIDROGÊNIO COMO 
COMBUSTÍVEL 
 
Nos últimos 10 anos o centro de células
a combustível e hidrogênio do Ipen-
CNEN (Instituto de pesquisas energéticas Nucleares) vem desenvolvendo pesquisas 
nessa área. 
Ainda existem muitos pontos que precisam ser desenvolvidos para viabilizar o 
uso do hidrogênio como combustível. 
Por conceito, o funcionamento das células é o mesmo das pilhas e baterias 
(reação por oxirredução), porém no caso especifico para combustíveis, ao contrário 
destas, nas quais os componentes destas reações encontram-se dentro das 
mesmas, nas células eles são abastecidos externamente permitindo seu 
funcionamento de forma contínua. 
A maior diferença da célula em relação às máquinas térmicas é o 
aproveitamento da energia química contida no combustível. 
Em um motor a combustão utilizando gasolina, só é possível aproveitar cerca 
de 20% da sua energia em potencial. Já com o uso do hidrogênio em células, ainda 
na fase de pesquisas, é possível atingir até 50% de aproveitamento. 
O hidrogênio é considerado um combustível não agressivo ao meio ambiente, 
pois somente libera água, diferentemente dos combustíveis derivados do petróleo 
que liberam dióxido de carbono e outros poluentes na sua queima. 
A maior dificuldade neste momento é o alto custo para a produção que não 
permite que esta tecnologia seja comercialmente competitiva. As pesquisas do 
CNEN buscam formas de desenvolver tecnologia mais barata e competitiva. 
14 
 
 
3 O HIDROGÊNIO 
 
O átomo de hidrogênio foi descoberto em 1766, por Henry Cavendish, através 
da decomposição da água, porém o nome pelo qual o conhecemos hoje foi dado por 
Lavoisier. (ESTEVÃO, 2008) 
O hidrogênio é o elemento mais simples, e o mais abundante, pois seus 
átomos representam mais 75% de toda a massa existente no universo. Existe em 
grande quantidade nas estrelas no estado de plasma. No planeta Terra, representa 
aproximadamente 70% da superfície terrestre. Apesar da abundância, ele não é 
encontrado em sua forma molecular no planeta terra, mas sim combinado com 
milhões de substâncias, como carbono nos hidrocarbonetos, oxigênio na água que 
abrange 60% da superfície do planeta, proteínas nos seres vivos, combustíveis 
fósseis, entre outras combinações. (OLIVEIRA et al, 2011) 
Segundo Estevão (2008), o hidrogênio é o elemento conhecido mais leve e 
mais simples sendo que, sua molécula consiste em dois átomos ligados, que 
partilham entre si seus elétrons, através de uma ligação covalente, onde seus 
elétrons são emparelhados, tornando a molécula resultante unida. Assim com uma 
quantidade energética armazenada muito grande, o que o torna altamente 
inflamável, com poder calórico muito elevado, como mostra a tabela a seguir: 
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Figura 1 – Ficha de Informação de Produto Químico 
Fonte: (USP) 
 
De acordo com Estevão (2008) à temperatura e pressão normais – 0ºC e 1,0 
atmosferas – o hidrogênio apresenta-se como um gás, inodoro e incolor, podendo 
ser armazenado em cilindros de alta pressão, ou transformado em estado liquido, 
por sistemas criogênicos que devem estar abaixo de -253ºC para que o hidrogênio 
seja mantido nesse estado. 
A quantidade de energia por unidade de massa que a substancia possui, é 
maior que qualquer outro combustível conhecido, tendo 120,7 kJ/g, ou seja, é o 
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combustível mais forte conhecido, comparando com a gasolina, 1 kg de H tem a 
mesma quantidade de energia que 2,8 kg de gasolina. (ESTEVÃO, 2008) 
No caso especifico de transporte, o H2 pode ser utilizado tanto em motores de 
combustão interna como em pilhas a combustível (célula de combustível), sendo que 
as reações eletroquímicas são mais eficientes do que a de combustão para a 
produção de energia. Na utilização de célula de combustível existe maior perda de 
energia por existirem maior número de formas energéticas, onde é perdida energia 
para gerar o hidrogênio e também na transformação do hidrogênio em eletricidade. 
(RIBEIRO E REAL, 2006) 
Assim na utilização do combustível na forma de queima interna, a perda é 
menor, pois deixa de ter uma transformação, sendo assim, na queima se torna mais 
eficiente. 
 
 
3.1 IMPACTOS AMBIENTAIS E ECÔNOMICOS COM A UTILIZAÇÃO DO 
HIDROGÊNIO COMO FONTE DE COMBUSTIVEL 
 
As células de combustíveis de hidrogênio possuem varias vantagens em sua 
utilização na aviação civil, sendo que uma delas reside na redução das emissões de 
poluentes em praticamente 100%. 
 Outro benefício ambiental é a redução dos ruídos sonoros dos motores da 
própria aeronave e em torno dos aeroportos. Além do que pode ser utilizado para a 
geração de energia elétrica para alimentar sistemas hidráulicos, e até mesmo 
substituir a APU - Unidade Auxiliar de Potência (dispositivo instalado geralmente na 
cauda, capaz de gerar energia para uma aeronave em solo ou em voo). 
Outra possibilidade seria a produção de água pura derivada desse processo, 
podendo ser utilizada para a utilização nos banheiros ou até mesmo para consumo 
dos passageiros, o que resultaria em uma considerável redução do peso da 
aeronave, uma vez que não seria necessário abastecê-la com esse insumo. 
No âmbito econômico ainda existem algumas limitações ao se empregar 
estas células com hidrogênio, pois como o processo é quimicamente muito ativo, 
não é encontrado na forma gasosa na natureza (H2). Dessa maneira, os 
procedimentos para sua produção e purificação tornam-se, ainda, altamente 
custosos. 
19 
 
 
A configuração atual das aeronaves não contemplaria a área necessária para 
o grande volume das células de hidrogênio com isso teríamos que ter uma revisão 
geral no layout das aeronaves. 
 
 
3.2 FORMAS DE OBTENCAO DO HIDROGÊNIO 
 
O aumento pela procura de fontes energéticas alternativas, aliado à limitada 
produção de petróleo, tem levado à realização de novas pesquisas. O custo de 
produção ainda é um problema, se comparado ao óleo, mas futuramente os custos 
poderão ser minimizados por intermédio de pesquisas e desenvolvimento motivados 
pelo aumento do preço da energia gerada através dos insumos fósseis (LINARDI, 
2010). 
O hidrogênio em si é um vetor energético, pois não se encontra em minas ou 
jazidas, nem é produzido em grandes quantidades. Por outro lado, apresenta 
características, tais como a possibilidade de ser produzido, convertido em 
eletricidade com alta eficiência. Sua matéria prima pode ser a água, pode ser 
armazenado em na forma liquida, sólida ou gasosa e não é agressivo ao meio 
ambiente (LINARDI, 2010). 
Ressalta-se que a produção pode ser bem simples, a partir da eletrólise da 
água. Esse processo necessita de eletricidade para decompor o liquido em oxigênio 
e hidrogênio, porem na indústria esse método é representado por apenas 4% de sua 
produção mundial apresentando um rendimento da ordem de 95% de eficiência. 
Adicionalmente não polui o meio ambiente muito embora o processo necessite de 
grande quantidade de energia elétrica (SILVA, et.al., 2003). 
Outro método para sua obtenção é através da queima da gaseificação do 
carvão, que representa 18% da produção total. Esse método consiste em 
transformar o carvão em um fluido que é posto para se vaporizar, e a seguir o gás é 
resfriado e processado até seu produto final se tornar o hidrogênio (SILVA et.al., 
2003). 
A partir de algas também pode ser gerado, pelo fato de que micróbios 
realizam a fotossíntese e produzem o gás através da incidência solar. É um 
processo limpo, pois além de não poluir, pode ser produzido em larga escala. Seu 
20 
 
 
rendimento da ordem de 24% faz com que não seja o meio de produção mais 
utilizado industrialmente (SILVA, et.al., 2003). 
Já o processo mais utilizado consiste na queima de hidrocarbonetos,
como o 
metano, propano e octano, que representa cerca de 48% da sua origem para o 
consumo. O processo se baseia na queima dos gases a altas temperaturas, sendo 
que o isolamento do hidrogênio é feito a partir de catalisadores. Seu processo é 
relativamente barato e apresenta um grau de rendimento de aproximadamente 70 a 
90% de eficiência, sendo assim o mais amplamente utilizado pela indústria para a 
sua geração (SILVA, et.al., 2003). 
 
 
 
4 UTILIZAÇÃO ATUAL DO HIDROGÊNIO 
 
Atualmente o hidrogênio apresenta grande empregabilidade em diversas 
áreas. Industrialmente falando ele é utilizado principalmente por ser leve e eficiente, 
onde 1 kg de gás equivale a três vezes o mesmo valor energético da gasolina 
(ARAÚJO, 2009). 
Por ser mais leve que o ar, seu primeiro uso em grande escala foi quando 
usado no transporte aéreo através de dirigíveis como os Zeppelins, que percorriam 
grandes distâncias, concluindo inclusive a primeira volta ao mundo. Com o passar do 
tempo os dirigíveis foram trocados por aeronaves (FUJIHARA, 2005). 
Com o fim da era dos dirigíveis, o hidrogênio passou a ser utilizado apenas no 
uso industrial nos anos 50. Nesse mesmo momento surgiu a bomba de hidrogênio, 
cerca de 2500 vezes mais forte que a bomba de Hiroxima. 
Desde os anos 70, muito esforço tem sido feito para buscar novas fontes de 
energia não poluidoras. Desde então vem sendo utilizado como fonte de energia 
para alguns meios de transportes, pelo fato de ser mais leve e eficiente que seus 
concorrentes (FUJIHARA, 2005). 
Esse quesito é fundamental para que foguetes possam chegar à lua, e ao 
espaço sideral, possibilitando o funcionamento de combustores nesses locais. A 
utilização desse produto pode ser também para produzir espelhos, componentes 
eletrônicos de alta qualidade, e, utilizada em transportes urbanos ou coletivos. 
Até ambientalmente falando, o hidrogênio tem características interessantes. 
Para sua produção, um dos métodos, utiliza óxidos de enxofre que são produzidos 
21 
 
 
pela combustão do petróleo. Assim, além de retirar partículas danosas do ar, o 
mesmo hidrogênio pode ser transformado em células de combustível que já alimenta 
carros sendo a nova sensação entre diversas montadoras. 
O gás que já foi usado por balões e dirigíveis e está presente em várias 
empresas que pesquisam motores que sejam movidos a H2, o que geraria inúmeras 
vantagens para as empresas aéreas e agradaria os ambientalistas por não 
apresentar poluição sonora e gasosa. Protótipos já foram testados com sucesso. O 
futuro do hidrogênio na aviação pode estar de volta. 
 
 
 
 
 
4.1 AERONAVES OPERANDO COM HIDROGÊNIO 
 
As grandes empresas do ramo da aviação como BOEING, AIRBUS, e DLR, 
estão ativas na missão do desenvolvimento de tecnologia para utilizar hidrogênio em 
aviões. Nesta busca, muitos avanços foram obtidos, sendo destaque as seguintes 
aeronaves: 
• PhantomEye, apresentado pela Boeing, movido a hidrogênio, o PhantomEye 
utiliza dois motores de 2,3 litros de quatro cilindros, com 150cv cada (300cv no 
total) desenvolvido pela FORD. 
O protótipo carrega 450 quilos do combustível podendo voar por quatro dias, a 
65.000 pés de altura, com uma velocidade de aproximadamente 277 quilômetros 
por hora, carregando até 2.000 quilos de carga, sendo uma aeronave não 
tripulada, há uma grande chance de este avião ser empregado para a 
espionagem e em missões militares. 
 
• O Antares DLR-H2, primeira aeronave tripulada do mundo a realizar voo 
utilizando unicamente a energia de células de combustível a hidrogênio. 
Desenvolvido pela agência espacial alemã (DLR), o Antares foi criado a partir 
de um planador motorizado. Suas asas, com uma envergadura de 20 metros, 
receberam um reforço estrutural para suportar dois "tanques" extras, onde 
são acondicionados a célula de combustível e o tanque de hidrogênio. 
O avião a hidrogênio tem autonomia para voar até 750 km, podendo atingir 
uma velocidade máxima de 170 km/h, muito embora os engenheiros afirmem 
22 
 
 
haver possibilidade para otimização, uma vez que o reforço estrutural feito 
no planador original garante que ele suporte velocidades de até 300 km/h. 
Projeto que pode ser utilizado na aviação particular, executiva, sendo um 
ótimo substituto para as atuais aeronaves de tecnologia ultrapassadas 
usadas por esse setor. 
 
• O A320-232 “D-ASTRA” da Airbus, aeronave de grande porte, usada em linhas 
comerciais, que está voando com a tecnologia de célula de combustível para 
manter todo seu sistema hidráulico e elétrico, além de acionar os aerofólios. O 
sistema foi colocado à prova em condições severas, com fortes oscilações de 
gravidade, o que, segundo a AIRBUS, confirmou sua força e confiabilidade. 
A empresa continua investindo em novas tecnologias direcionadas ao 
hidrogênio. Está em fase de testes um sistema de motor elétrico, alimentado 
por célula de hidrogênio, que ficará acoplado no trem dianteiro da aeronave, 
permitindo assim que ela se locomova em solo com os motores a reação, 
desligados, economizando o combustível gasto nesta etapa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
23 
 
 
 
CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
Com base no artigo elaborado acima, podemos concluir que a crescente 
necessidade da população por fontes de combustíveis tem levado à utilização 
desenfreada dos derivados do petróleo, que paulatinamente está se extinguindo, 
tendo como consequência a degradação do ecossistema global. Com a atual 
escassez do mineral, tem-se a necessidade de desenvolver e utilizar outra fonte de 
energia que não seja de origem mineral. 
O Hidrogênio vem sendo estudado e desenvolvido como fonte energética por 
diversas empresas, que, com seus especialistas já o tornaram uma fonte energética 
viável tecnologicamente, provando se tratar de um combustível limpo e eficiente. 
Levando em consideração que a tecnologia já foi criada e que já é utilizada em 
escala experimental, pode ser visualizada a sua utilização em um futuro não 
distante. 
Concluímos que o único empecilho para a viabilidade da utilização do 
hidrogênio seria a sua produção, que pode ser favorável se feita em larga escala. 
Assim como o Brasil foi capaz de produzir o etanol e torná-lo acessível 
economicamente, através de investimento industrial e apoio político, acreditamos 
que havendo incentivo e desenvolvimento nas formas de obtenção do Hidrogênio, 
sua produção seria mais eficaz, tornando-o mais barato e assim também viável. 
Ocorrendo tal desenvolvimento, poderá sim ser o Hidrogênio a nova fonte de 
energia mundial, mostrando uma revolução energética em especial no que se refere 
à utilização de combustíveis fósseis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
24 
 
 
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