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O USO DO HIDROGENIO

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O USO DO HIDROGENIO COMO FONTE 
ENERGÉTICA 
 
Ana Camila Rodrigues de Oliveira (UFPB) 
camila_lynn@hotmail.com 
Natanna Glenda Soares Fernandes (UFPB) 
natxy_fernandes@hotmail.com 
Marcelo Aires Moreira (UFCG) 
marcelo_aires_moreira@hotmail.com 
Ricardo Moreira da Silva (UFPB) 
ricardomoreira0203@hotmail.com 
 
 
 
Um terremo e um tsunami causaram um acidente nuclear em 
Fukushima e assim foi colocado novamente a questão da 
sustentabilidade das fontes energéticas em discussão. Nessa direção o 
uso do hidrogênio pode ser uma alternativa interessante por que o 
processo de fusão nuclear (diferentemente da fissão) quase não polui a 
natureza, tem potencial de escala de produção em massa, pode ser 
estocado e transportado, entretanto ainda possui custos altíssimos. 
Assim esse artigo levanta questões sobre o uso do hidrogênio. Para 
atingir esse objetivo, esse artigo apresenta várias etapas do processo 
de utilização, os efeitos no ser humano e na natureza e seu uso no 
Brasil. Como metodologia-roteiro foi utilizado a tabela de 
sustentabilidade Driving force-State-Responsive (desenvolvida pelas 
nações unidas e colocada no anexos) para o levantamento das ações 
ligadas a captação e uso do combustível, análise e realização da 
escrita do artigo. Chega-se a conclusão que o uso do hidrogênio Assim 
concluímos que o Brasil apresenta grande potencial no 
desenvolvimento de tecnologias de hidrogênio podem: diminuir de 
impactos ambientais na geração e utilização de energia; aumentar da 
segurança energética; melhorar o aproveitamento dos recursos 
naturais; desenvolver a região do uso na questão de geração de 
empregos e renda e diversificar a matriz energética. Em nível mundial, 
o desenvolvimento das células de hidrogênio poderá revolucionar o 
uso combustível veicular alterando todo setor automobilistico. 
 
Palavras-chaves: hidrogênio; fusão nuclear; efeito estufa 
XXXI ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO 
Inovação Tecnológica e Propriedade Intelectual: Desafios da Engenharia de Produção na Consolidação do Brasil no 
Cenário Econômico Mundial 
Belo Horizonte, MG, Brasil, 04 a 07 de outubro de 2011. 
 
 
 
 XXXI ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO 
Inovação Tecnológica e Propriedade Intelectual: Desafios da Engenharia de Produção na Consolidação do Brasil no 
Cenário Econômico Mundial 
Belo Horizonte, MG, Brasil, 04 a 07 de outubro de 2011. 
 
 
 
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1. Introdução 
Hidrogênio, o primeiro elemento da tabela periódica, é o elemento menos complexo e o 
elemento mais abundante no universo (PUSZ, 2001). O hidrogênio é um elemento-chave da 
água, que abrange mais de 60% da superfície do planeta. O hidrogênio aparece em diferentes 
formas de plantas, animais, seres humanos, os combustíveis fósseis, e outros compostos 
químicos (SLOOP, 1978). 
Esse elemento não existe na natureza no seu estado molecular. Encontra-se na composição de 
algumas matérias como o gás natural (aproximadamente 95% do gás natural é constituído por 
metano – CH4), a biomassa (celulosa), os hidrocarbonetos (carvão, petróleo) e a água. Todos 
os métodos de produção de hidrogênio estão baseados na sua separação a partir dos materiais 
que o contêm. 
O hidrogênio possui a maior quantidade de energia por unidade de massa que qualquer outro 
combustível conhecido. No estado natural e sob condições normais, o hidrogênio é um gás 
incolor, inodoro e insípido. O hidrogênio normalmente existe combinado com outros 
elementos, como o oxigênio na água, o carbono no metano e nos demais compostos 
orgânicos. Como é quimicamente muito ativo, raramente permanece puro. Quando queimado 
num ambiente de oxigênio puro, os únicos produtos são calor e água. Ainda assim, a queima 
de hidrogênio produz menos poluentes atmosféricos que os combustíveis fósseis (LEPECKI, 
2011). 
Na exploração de fontes alternativas e mais sustentáveis de energia, o hidrogênio é 
considerado um vetor energético viável. No futuro da economia energética o hidrogênio tem 
um papel preponderante como fonte de energia limpa, para utilização em pilhas de 
combustível que podem ser utilizadas na indústria automóvel, e na produção descentralizada 
de energia. 
Dessa forma esse combustível tem potencial para se tornar o meio mais sustentável de energia 
do futuro. Esse artigo busca entender sua utilização enquanto importância, forma, agressão ao 
meio ambiente, custos e uso no Brasil. Como caminho metodológico foi preenchida a tabela 
DSR norteando a escrita do artigo. 
2. A Utilização do Hidrogênio 
Os usos atuais do hidrogênio incluem processos industriais, combustível para foguetes e 
propulsão para cápsulas espaciais. Com pesquisa e desenvolvimento mais avançados, este 
combustível também pode ser utilizado como uma fonte alternativa de energia para o 
aquecimento e iluminação de residências, geração de eletricidade e como combustível de 
automóveis (LEPECKI, 2011). 
A célula a combustível (CaC) – fuel cell – é uma tecnologia que utiliza a combinação química 
entre os gases oxigênio (O2) e hidrogênio (H2) para gerar energia elétrica (elétrons livres), 
energia térmica (calor) e água (H2O) (GOMES, 2005). 
As pilhas a combustível são dispositivos que promovem a reação de hidrogênio (H2) com 
oxigênio (O2), convertendo energia química em energia elétrica e gerando como únicos 
subprodutos água e calor. Como não há passagem pelo ciclo de calor, sua eficiência é superior 
à eficiência dos motores de combustão interna. (BLOMEM, 1993). 
O funcionamento de uma pilha a combustível é bastante semelhante ao de uma pilha comum 
de lítio ou níquel-cádmio, se diferenciando apenas pelo fato de possuírem uma vida útil 
teórica infinita, ou seja, enquanto uma pilha comum consome seus eletrodos durante sua 
 
 XXXI ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO 
Inovação Tecnológica e Propriedade Intelectual: Desafios da Engenharia de Produção na Consolidação do Brasil no 
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Belo Horizonte, MG, Brasil, 04 a 07 de outubro de 2011. 
 
 
 
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operação, o que limita a sua vida, a pilha de hidrogênio pode, em tese, produzir energia 
enquanto forem fornecidos hidrogênio e oxigênio (PAULA, 2003) 
3. O processo do hidrogênio como fonte energética 
Nesse item serão sumarizadas as etapas do processo de utilização do hidrogênio como fonte 
energética. Trata-se de um resumo, portanto, várias lacunas podem ser encontradas por 
especialistas da área, porém o objetivo é fornecer uma visão geral ao leitor de como é difícil e 
custoso o trabalho com o hidrogênio com fins energético. 
3.1 – Armazenamento: Descobrir uma maneira viável de armazenamento do hidrogênio é 
considerado por muitos um grande desafio para facilitar o uso do hidrogênio como fonte de 
energia (Crabtree et al 2004; Harris et al 2004), pois ele é o elemento mais leve da tabela 
periódica, e também possui baixa densidade energética por unidade de volume. 
Assim o armazenamento do hidrogênio é claramente um dos principais desafios no 
desenvolvimento da economia do hidrogênio. O hidrogênio pode ser armazenado como (i) gás 
pressurizado, (ii) líquido criogênico, (iii) combustível sólido como cominação de materiais 
físicos ou, tais como hidretos metálicos, hidretos complexos e materiais de carbono, ou 
produzidos a bordo do veículo por reforma do metanol (Ogden, 1999). Cada uma dessas 
opções possui atributos atrativos e negativos (Dogan, 2006). 
As tecnologias disponíveis que permitem armazenar o hidrogênio modificando o seu estado 
físico da forma gasosa ou líquida para a forma pressurizado ou em tanques criogênicos. As 
instalações tradicionais de armazenamento do hidrogênio são complicadas por causa de seu 
baixo ponto de ebulição (-252,87 ◦C) e baixa densidade no estado gasoso (0,08988 g/l), a 1 
atm. O hidrogênio líquido requer a adição de uma unidade de refrigeração para manter seu 
estado criogênico (Weast, 1983), assim, há a adição de peso e custos de energia e uma 
consequenteperda de 40% em teor energético (Trudeau, 1999). 
A alta pressão de armazenamento do gás hidrogênio é limitada pelo peso dos depósitos de 
armazenamento e por causa do potencial para o desenvolvimento de vazamentos. Além disso, 
o armazenamento de hidrogênio no estado líquido ou gasoso gera problemas de segurança 
importante para aplicações em transportes. 
O hidrogênio é produzido em usinas subterrâneas e caras que operam em taxas constantes. 
Experiências mostram que instalações subterrâneas é o único tipo de tecnologia de baixo 
custo disponível para armazenar gases (FORSBERG 2004, THOMPSON 1997). 
Qualquer outro tipo de armazenamento de hidrogênio em larga escala é muito mais caro. 
Ainda não foi identificado nenhum tipo de armazenamento de hidrogênio em pequena ou 
média escala. Tanques de alta pressão e vários outros tipos de armazenamento têm custos de 
armazenamento muito mais altos do que os de instalações subterrâneas. 
O hidrogênio líquido pode ser armazenado em tanques criogênicos a 21,2 K à pressão 
ambiente. Devido à baixa temperatura crítica de hidrogênio (33 K), na forma líquida só 
podem ser armazenados em sistemas abertos, pois não há fase líquida existente acima da 
temperatura crítica. 
O ciclo de liquefação mais simples é o ciclo de Joule-Thompson (ciclo Linde). O gás é 
primeiro comprimido e depois resfriado em um dispositivo antes de passar através de uma 
válvula de borboleta, onde ele sofre uma expansão de Joule-Thomson isenthalpic, produzindo 
um pouco de líquido. (FLYNN, 1992). O ciclo de Joule-Thompson trabalha para gases, como 
nitrogênio. Para o hidrogênio esfriar a expansão, sua temperatura deve estar abaixo de 
temperatura 202 K. O hidrogênio é normalmente pré-resfriada com nitrogênio líquido (78 K). 
 
 XXXI ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO 
Inovação Tecnológica e Propriedade Intelectual: Desafios da Engenharia de Produção na Consolidação do Brasil no 
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Belo Horizonte, MG, Brasil, 04 a 07 de outubro de 2011. 
 
 
 
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A grande quantidade de energia necessária para a liquefação e a contínua ebulição do 
hidrogênio limita o possível uso de sistemas de armazenamento de hidrogênio líquido para 
aplicações onde o custo do hidrogênio não é um problema e que o gás é consumido em um 
curto espaço de tempo. Entretanto, o hidrogênio não pode ser armazenado no estado líquido 
indefinidamente. Todos os tanques, mesmo aqueles com excelente isolamento, permitem a 
troca de calor com os ambientes externos. A taxa de transferência de calor depende do 
desenho e tamanho do tanque - neste caso, quanto maior o tanque, melhor. 
Outra forma de armazenamento é através da composição com metais, os hidretos metálicos. 
Esses podem absorver hidrogênio pressurizado e depois libertá-lo em ambiente de menor 
pressão ou por aplicação de calor. Alguns destes materiais, como compostos de ferro-titânio 
ou de lantânio-niquel e algumas ligas à base de magnésio podem guardar mais hidrogênio 
atômico que o equivalente contentor criogênico do mesmo volume, sem a necessidade de 
refrigerá-lo (SCHLAPBACH, 2001; ZÜTTEL, 2008) 
Já estão disponíveis alguns hidretos metálicos, mas ainda está por descobrir a liga ideal para o 
armazenamento. As características desejáveis, ou ideais, são a capacidade de armazenar 
enormes quantidades de hidrogênio, baixas pressões de carga à temperatura ambiente, rápida 
libertação do gás à temperatura ambiente, leve e a um custo razoável, barato de preferência. 
3.2 -Transporte do gás hidrogênio: O transporte do hidrogênio gasoso efetuado por gasodutos 
é semelhante ao usado para a distribuição do gás natural. Um gasoduto é uma rede de 
tubagens que permitem a circulação do hidrogênio sob a forma gasosa das instalações de 
produção deste gás para as indústrias em áreas fortemente industrializadas, bem como, em 
ligações mais curtas entre a produção local e os locais de consumo (WILLIAMS, 2003). 
Grandes quantidades de hidrogênio são geralmente transportadas na forma gasosa através de 
gasodutos. Hidrogênio na forma líquida e gasosa pode ser transportado por meio de 
caminhões para locais remotos ou para aplicações de pequena escala (Castello, 2005; Ogden, 
2004). 
3.3 - Distribuição do Hidrogênio: O problema com a distribuição do hidrogênio é este poder 
reagir com as paredes de metal do gasoduto, desgastando-as com o tempo e até mesmo 
poderem vir a aparecer fugas. Para se evitarem estes problemas recorre-se a métodos que 
incluem a mistura do gás hidrogênio com outros gases ou o uso de cimento comprimido, 
plásticos ou vários aços na construção do gasoduto ou à adição de inibidores desta reação no 
próprio tubo, gerando custos adicionais. 
3.4 - Métodos de separação do hidrogênio: Os métodos disponíveis para a produção de 
hidrogênio a partir da biomassa podem ser divididos em duas categorias principais: 
termoquímica e vias biológicas (Tanksale, 2010). 
A biomassa pode ser processada termicamente por meio de pirólise (Caglar, 2002; Balat, 
2008) ou gaseificação (Yan, 2006) para produzir hidrogênio. A principal desvantagem destes 
processos é a decomposição da matéria-prima de biomassa (Dermirbas, 2008). 
A produção biológica de hidrogênio (Biohidrogênio) como um subproduto do metabolismo 
dos microrganismos é uma nova área de tecnologia em desenvolvimento que oferece o 
potencial de produção do hidrogênio utilizável a partir de uma variedade de fontes renováveis 
(Cheong, 2006). O Biohidrogénio oferece um meio viável para o fornecimento sustentável de 
hidrogénio com baixa poluição e alta eficiência, sendo assim considerada uma forma 
promissora de produzir hidrogénio (Wu, 2007). Essa biotecnologia da produção de hidrogênio 
pode ser uma maneira mais importante para a rodução de energia no futuro próximo devido 
às suas características de baixos custos e regeneração (Ming, 2002). 
 
 XXXI ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO 
Inovação Tecnológica e Propriedade Intelectual: Desafios da Engenharia de Produção na Consolidação do Brasil no 
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Belo Horizonte, MG, Brasil, 04 a 07 de outubro de 2011. 
 
 
 
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De fato, os processos de produção biológica de hidrogênio são considerados mais amigas do 
ambiente e menos intensivas energeticamente se comparado aos processos termoquímicos e 
eletroquímicos (Veziroglu, 2001). Pesquisadores começaram a investigar a produção de 
hidrogênio com bactérias anaeróbias desde 1980 (Demirbas, 2008 ; Zhi, 2008, Li, 2007). 
Esses processos podem ser genericamente classificados em dois grupos distintos. Um deles é 
dependente de luz e a outra é independente da luz (Kotay, 2008). 
Produção de hidrogênio fotobiológica por fotossíntese de microrganismos é de interesse 
devido à promessa de geração de energia limpa livre de carbono e renovável de recursos 
naturais abundantes, tais como luz e água. 
Existem alguns métodos se separação do hidrogênio: 
a) Reforming: Essa técnica consiste em expor o gás natural ou outros hidrocarbonetos a vapor 
a altas temperaturas para produzir o hidrogênio, monóxido de carbono e dióxido de carbono. 
Esta tecnologia é usada pela indústria, sendo a maioria do hidrogênio obtido pelo 
―processamento do vapor‖ de gás natural (metano). O hidrogênio que é possível aproveitar do 
gás natural através deste processo andará na casa dos 70 a 90%. 
Com estes combustíveis fósseis como o metano (CH4), propano (C3H8), butano (C4H10) e 
octano (C8H18) que contêm hidrogênio na sua constituição, têm-se uma forma econômica de 
se obter o gás hidrogênio. Segundo os dados do DOE (2002) aproximadamente 48% do 
hidrogênio produzido mundialmente é através da reforma a vapor do gás natural. 
Porém este método tem três desvantagens. A primeira é que se o consumo for posterior o 
método fica mais caro por unidade energética, do que se o combustível primário for 
simplesmente usado por combustão. A segunda é que este método só se aplica aos 
combustíveis fósseisque são uma fonte não renovável de energia. A terceira é o dióxido de 
carbono que se liberta para o meio ambiente (Santos, 2005). 
b) Hidrólise: A quantidade de energia necessária para o processo de hidrólise é maior do que 
é, em última análise produzida pela célula de combustível. No entanto, se as fontes de energia 
renováveis (solar, eólica, biomassa, etc) são utilizados para o processo de hidrólise, é uma 
maneira de converter a energia disponível a partir dessas fontes (luz solar, vento, etc) em um 
combustível (hidrogênio) que pode ser armazenada para uso posterior. 
c) Gaseificação da Biomassa: A biomassa é convertida em uma mistura gasosa de 
hidrogênio, monóxido de carbono e dióxido de carbono, e outros componentes a partir da 
aplicação de calor sob pressão na presença de vapor de água e de uma quantidade controlada 
de oxigênio. A biomassa é quebrada quimicamente pela temperatura do gás, vapor de água e 
oxigênio, criando uma reação química que produz uma síntese desse gás. Depois o monóxido 
de carbono reage com a água para formar o dióxido de carbono e mais hidrogênio (BAIN, 
2004). 
Gaseificação de biomassa tem sido identificada como um possível sistema para a produção de 
hidrogênio renovável, que é benéfica para explorar recursos de biomassa, para desenvolver 
uma maneira altamente eficiente para limpeza em grande escala da produção de hidrogênio, e 
tem uma menor dependência das inseguras fontes de energia fósseis (Demirbas, 2006). Em 
geral, a temperatura da gaseificação é maior do que a pirólise e a produção de hidrogênio a 
partir da gaseificação é maior do que a pirólise (Balat, 2008). 
A gaseificação a vapor é uma tecnologia promissora e o hidrogênio é produzido a partir da 
gaseificação de vapor de palha de leguminosas e serragem de pinho (Wei, 2007), casca de 
avelã (Demirbas, 2005), o papel, lascas de madeira de pinho amarelo (Kriengsak, 2009), 
 
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Belo Horizonte, MG, Brasil, 04 a 07 de outubro de 2011. 
 
 
 
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musgos, algas (Demirbas, 2009), a serragem de madeira (Demirbas, 2004), palha de trigo 
(Demirbas, 2006), e resíduos de madeira (Wu, 2006). 
A tecnologia de gaseificação da biomassa é mais apropriada para produção em larga escala e 
descentralizada do hidrogênio, devido à natureza do manuseamento de grandes quantidades 
de biomassa e a economia de escala requerida para este tipo de processo. 
d) Pirólise: A pirólise de biomassa é um caminho promissor para a produção de sólidos, 
líquidos (alcatrão e outros produtos orgânicos), e produtos gasosos como possíveis fontes 
alternativas de energia (Demirbas, 2009; Balat, 2010). 
e) Eletrólise da água: Este método baseia-se na utilização da energia elétrica, para separar os 
componentes da água (hidrogênio e oxigênio). A corrente elétrica decompõe a molécula da 
água e os gases são produzidos nos eletrodos (H2 no cátodo e O2 no ânodo). Sendo o 
rendimento global do processo da ordem dos 95% (Santos, 2005). 
A energia elétrica utilizada neste método poderá vir de fontes renováveis, como a energia 
solar, eólica, hídrica, maremotriz, geotérmica, etc. Com este tipo de fontes renováveis o uso 
da eletrólise tem como vantagem ser uma forma de produzir hidrogênio perfeitamente limpa. 
O único aspecto negativo é a necessidade de grandes quantidades de energia. 
f) Biofotólise: É a ação da luz sobre um sistema biológico que resulta na dissociação de um 
substrato, geralmente água, para produzir hidrogênio (Das et al, 2008). O processo é 
semelhante a uma fotossíntese ao inverso. Ocorrente nas plantas verdes, que somente reduz 
dióxido de carbono, a fotossíntese feita por microalgas, em decorrência da presença de 
enzimas como hidrogenase e nitrogenase, produz, sob certas condições, hidrogênio 
(Sacramento, 2007). 
Há dois tipos de biofotólise: a biofotólise direta e a biofotólise indireta (Sacramento, 2007). A 
biofotólise direta é um processo biológico que utiliza sistemas de microalgas 
fotossintetizantes para converter energia solar em energia química na forma de hidrogênio 
(Das et al, 2008). Essa tecnologia é intrinsecamente atraente já que a energia solar é utilizada 
para converter um substrato prontamente disponível, água, em oxigênio e hidrogênio. 
A produção de hidrogênio por Algas pode ser considerada economicamente viável e 
sustentável em termos da utilização de água como fonte renovável e consumo de CO2, dado 
que este é um dos poluentes atmosféricos existente. Contudo, este processo apresenta algumas 
limitações como a inibição da enzima hidrogenase, em presença do oxigênio e o fato de não 
utilizar resíduos como substrato (Kapdan e Kargi, 2006). 
As cianobactérias são os organismos mais estudados na biofotólise indireta. O metabolismo 
desse microorganismo para a produção de hidrogênio envolve três enzimas, que são a 
nitrogenase, a hidrogenase de assimilação e a hidrogenase bidirecional (Sacramento ET AL, 
2006). A nitrogenase é muito sensível ao oxigênio e em decorrência disso, as cianobactérias 
desenvolveram mecanismos e estratégias para proteger esse complexo enzimático tanto do 
oxigênio atmosférico, como do oxigênio gerado intracelularmente pela fotossíntese 
(TAMAGNINI ET AL, 2003). 
Na intenção de uma produção eficaz de hidrogênio, pesquisas visam produzir e selecionar 
mutantes deficientes na atividade de assimilação de H2 e selecionar mutantes cuja 
hidrogenase bidirecional seja menos sensível ao oxigênio (TAMAGNINI ET AL, 2003). 
f) Fermentação: Os carboidratos (principalmente glicose) são os principais substratos para a 
produção de hidrogênio. Entretanto, amido, celulose e resíduos orgânicos também podem ser 
utilizados (Vardar-schara et al, 2008). Industrialmente, a seleção do melhor substrato leva em 
 
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conta a sua disponibilidade, o custo e a biodegradabilidade. 
A fermentação anaeróbica ou ―fermentação escura‖ (dark fermentation) é realizada por 
diversos microorganismos como os anaeróbios obrigatórios da espécie Clostridium, bactérias 
do rúmen, os anaeróbios facultativos da espécie Enterobacter, Escherichia coli, Citrobacter 
sp., ou culturas mistas (Vardar-schara et al, 2008). 
Os produtos finais da fermentação e conseqüentemente o rendimento da reação para produção 
de hidrogênio variam devido às condições climáticas e aos tipos de microorganismos 
utilizados (Vardar-schara et al, 2008). 
As condições ideais para a produção de hidrogênio ainda estão sendo estudadas. Testes em 
batelada utilizando culturas mistas têm demonstrado que baixos pH’s e altas concentrações de 
substratos podem reduzir a produção de hidrogênio. O acúmulo de hidrogênio dissolvido no 
meio e altas pressões parciais de H2 também influenciam negativamente no processo. Logan 
et. al. (2002) utilizou uma cultura mista de microorganismos para analisar a produção de 
hidrogênio a partir de diferentes substratos. 
A produção de hidrogênio por fermentação geralmente apresenta bons rendimentos. Além 
disso, este processo não exige a presença de luz e a taxa de produção é constante, diversas 
fontes de carbono podem ser utilizadas como matéria-prima, o crescimento dos 
microorganismos fermentativos é rápido, menor energia é necessária e o processo é 
tecnicamente mais simples quando comparado com a fotossíntese (Vardar-schara et al, 2008). 
A dificuldade da fermentação está em selecionar culturas de microorganismos que não 
contenham nenhum tipo de bactéria consumidora de hidrogênio, tais como bactérias 
metanogênicas ou sulforedutoras. 
4. Efeitos sobre o ser humano e anatureza 
Nenhuma tecnologia é absolutamente segura! Cada tecnologia é relativamente segura, e cada 
uma tem a sua norma de segurança específica que, naturalmente, aplica-se também às 
tecnologias de energia e sistemas, a energia do hidrogênio não é diferente. Em qualquer caso, 
a segurança é uma conseqüência da ciência e engenharia específicas da tecnologia em questão 
e, portanto, seus riscos em condições de funcionamento. 
As instalações de hidrogênio deverão ser fechadas, a fim de evitar vazamentos. Se ocorrer 
uma fuga de hidrogênio ou um acidente onde o hidrogênio é liberado para o exterior, há uma 
grande chance de que a mistura inflamável de hidrogênio e oxigênio seja construída. 
Assim, o hidrogênio gera alguns perigos à segurança humana, de potenciais detonações e 
incêndios quando misturado com o ar a ser um asfixiante em sua forma pura, livre de 
oxigênio. Em adição, hidrogênio líquido é um criogênico e apresenta perigos (como 
congelamento) associados a líquidos muito gelados. 
O elemento também pode dissolve-se em alguns metais, e, além de vazar, pode ter efeitos 
adversos neles, como a fragilização por hidrogênio. O vazamento de gás hidrogênio no ar 
externo pode espontaneamente entrar em combustão. Além disso, o fogo de hidrogênio, 
enquanto sendo extremamente quente, é quase invisível, e, portanto pode levar a queimaduras 
acidentais. 
No Brasil o anexo número 11 da Norma Regulamentadora 15 (NR 15), considera o produto 
como asfixiante simples e não impõe limites de exposição, entretanto, no ambiente de 
trabalho, deve-se garantir que a concentração mínima de oxigênio seja de 18% em volume. 
Mesmo sem considerar o enorme risco de explosão, as situações na qual a concentração de 
oxigênio estiver abaixo deste valor serão consideradas de risco grave e iminente. Em caso de 
 
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super exposição ao produto, ele pode causar asfixia e neste caso os sintomas são: náuseas, 
pressão na testa e nos olhos, podendo ainda causar perda de consciência e morte. 
As células a combustível, comentadas no item anterior, podem fornecer energia limpa e com 
alta eficiência (cerca de 80%) em uma grande variedade de aplicações. Seja qual for ela, as 
células a combustível oferecem um número considerável de benefícios aos seus usuários, 
desde o seu uso na indústria automobilística até junto às termelétricas, possibilitando uma 
maior confiabilidade no fornecimento de energia com emissões mínimas ou nulas de 
poluentes no ar (GOMES, 2005). 
5. A Produção de hidrogênio no Brasil 
O Brasil apresenta as maiores oportunidades no mundo para a criação de uma infra-estrutura 
baseada no hidrogênio, energias renováveis e células a combustível. É um país com 
abundância de água potável e de fontes energéticas renováveis, como o sol, vento, 
biocombustíveis (como biomassa, biogás, biodiesel e álcool), hidrelétricas e fácil acesso ao 
mar. As células a combustível fornecem energia limpa e com alta eficiência em uma grande 
variedade de aplicações (Gomes, 2005). 
Embora a capacidade da célula de combustível instalada no Brasil seja limitada, várias 
atividades de investigação financiadas pelo governo que têm sido realizado em muitas 
universidades e institutos. Estas atividades começaram no final de 1980 e o número de 
organizações envolvidas tem vindo a aumentar ao longo das décadas de aproximadamente 30-
35 (Geiger, 2003). 
Em 2002, o governo brasileiro começou a um Programa de célula de combustível (PROCAC) 
(CGEE). Inicialmente, três redes principais foram formadas para apoiar a cooperação em 
pesquisa e desenvolvimento em sistemas de combustível de óxido sólido celular, eletrólito 
polimérico de sistemas de células de combustível e produção de hidrogênio. 
Em 2005, PROCAC foi renomeado PROH2 ou programa de ciência, tecnologia e inovação 
para a economia do hidrogênio. O governo tem duas importantes agências de apoio que são os 
Ministérios de Minas e Energia (MME) e o Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT). Este 
último é uma das principais agências de financiamento com seus programas de CT-Energ 
(Fundo de Energia), CTPetro (Fundo de petróleo e gás natural) e CT-Infra (Infra-estrutura 
Fundo). Outros órgãos governamentais relacionados, que desempenham um papel importante 
e ativo na célula de combustível do Brasil do programa são Fundação Federal de Investigação 
e Desenvolvimento (FINEP), que apóia as empresas privadas, o Conselho Nacional de 
Investigação e Desenvolvimento (CNPq) e do Estado de São Fundação Paulo de Pesquisa 
(FAPESP). 
6. Considerações finais 
Cabe aos formuladores de políticas públicas distinguir as ações governamentais que estão em 
fase de estruturação e que tem o foco nas tecnologias do hidrogênio. 
A segurança de usinas nucleares foi posta mais uma vez em xeque com o acidente em 
Fukushima, entretanto, a tecnologia de fusão do hidrogênio se apresenta anos luz na frente 
quanto ao risco ambiental, entretanto ainda é muito expressivo os custos ligados a esse tipo de 
energia. 
Por isso é que muito necessário que pesquisadores e executivos de instituições de governo e 
de empresas estudem a utilização do hidrogênio como fonte energética. Nesse sentido, o que 
se tem atualmente é uma síntese que o Brasil pode atuar em quatro frentes para a implantação 
de tecnologias de hidrogênio: 
 
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Inovação Tecnológica e Propriedade Intelectual: Desafios da Engenharia de Produção na Consolidação do Brasil no 
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9 
 
 Recomendações gerais para o incentivo à economia do hidrogênio; 
 Recomendações para o incentivo à produção do hidrogênio; 
 Recomendações para o incentivo ao desenvolvimento da logística do hidrogênio; 
 Recomendações para o incentivo aos sistemas de utilização do hidrogênio. 
Essas linhas centrais propositivas são desdobradas em recomendações para o incentivo e 
desenvolvimento das tecnologias do hidrogênio apresentando ações para o estabelecimento de 
uma agenda tecnológica, voltada à pesquisa e desenvolvimento científico e tecnológico; e 
ações para o estabelecimento de uma agenda de inovação, voltada para o incentivo ao 
desenvolvimento industrial dessas tecnologias. 
Assim concluímos que o Brasil apresenta grande potencial no desenvolvimento de tecnologias 
de hidrogênio, por meio de instituições governamentais e empresariais deve propiciar ganhos 
consideráveis na forma de: 
 Diminuição de impactos ambientais na geração e utilização de energia; 
 Aumento da segurança energética; 
 Melhoria do aproveitamento dos recursos naturais; 
 Desenvolvimento regional com geração de emprego e renda e desenvolvimento de 
parque industrial competitivo e; 
 Diversificação da matriz energética 
Em nível mundial, o desenvolvimento de células a combustível, incentivado pelos governos 
de praticamente todas as nações industrializadas, está em curso, principalmente visando o uso 
de combustível de hidrogênio no transporte, mas também para grandes unidades de geração 
estacionária de energia elétrica. Parece que este grande esforço atingiu o pico, pois várias 
questões técnicas importantes devem ser resolvidas antes de atingir as células de combustível 
de penetração de mercado significativo, e os custos devem ser reduzidos por uma ordem de 
magnitude. 
Veículos movidos a célula de combustível de hidrogênio são também cada vez mais vistos 
como um atrativo a outros veículos de emissão zero, como carros elétricos movidos a bateria, 
porque a densidade de energia química do hidrogênio é significativamente maior do que 
encontrados em materiais da bateria elétrica. Células a combustível dehidrogênio poderia 
também oferecer vida útil muito mais operacional do que as baterias elétricas e, 
simultaneamente, fornecem a mesma energia alta específica tradicional de motores de 
combustão. 
Apesar das vantagens apresentadas e das pesquisas em andamento, há diversas dificuldades 
para a introdução e utilização em larga escala do hidrogênio como combustível. Além das 
questões de custo e de infra-estrutura, há dificuldades tecnológicas inclusive a segurança, 
forma de combustível, produção e armazenamento (USDOE). 
Para o futuro previsível, o hidrogênio precisará ser produzido utilizando combustíveis 
existentes ou energia elétrica. O custo ainda é alto demais para ser combustível de uso 
comum. A infra-estrutura necessária, como postos de abastecimento, precisa ser estabelecida. 
Assim a utilização do hidrogênio continuará limitada aos casos especiais, como combustíveis 
de ônibus espacial, e ao uso em células de combustível para aplicações em aparelhos 
eletrônicos, veículos elétricos de mercado limitado e para a geração elétrica em locais 
remotos. 
 
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10 
 
Segundo Lepecki (2011) a demanda global de energia crescerá cerca de 60% nos próximos 20 
anos, até 2030. A preocupação global causada por este aumento de demanda, pelo aumento 
dos custos dos recursos fósseis, pela segurança do abastecimento e pela degradação ambiental 
está valorizando o uso da energia nuclear via hidrogênio para alavancar as reservas existentes 
de hidrocarbonetos. 
Nesse caso, ao contrário da fissão nuclear, a fusão do hidrogênio apresenta-se como mais uma 
possibilidade ao necessário é o equilíbrio dos recursos energéticos. É necessário abandonar a 
inércia para construir um novo futuro energético. 
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Anexos 
Hidrogênio Força Motriz Estado Resposta 
Econômico 
Armazenamento do 
hidrogênio 
Necessidade de 
investimentos em 
tecnologias para 
distribuição de energia. 
Tecnologia para 
armazenamento de 
hidrogênio ainda são 
muito caras [4,5] 
Transporte do gás 
hidrogênio. 
Necessidade de 
investimentos em 
tecnologias avançadas. 
É mais caro de ser 
transportado do que o 
gás natural porque é 
mais leve e exige 
gasodutos e 
compressores mais 
largos [1, 2, 3] 
Segurança. 
Detectar e prevenir 
vazamentos e explosões. 
Custos adicionais são 
utilizados para 
prevenir acidentes 
[16]. 
Ambiental 
Vazamento do gás 
hidrogênio em gasodutos. 
Possibilidade de 
ocorrência de explosões. 
Emissão de gases 
poluentes na 
atmosfera. 
Extração do hidrogênio pelo 
método térmico através do 
Uso do Gás Natural para 
extração do Hidrogênio. 
Emissão de CO2 [6] 
 
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13 
 
reforming. 
Extração do hidrogênio pelo 
método térmico através da 
hidrólise. 
Uso da Água para 
extração do Hidrogênio. 
Sem emissões 
Extração do hidrogênio pelo 
método térmico através da 
gaseificação. 
Uso do carvão e biomassa 
para extração do 
Hidrogênio. 
Algumas emissões [7, 
8, 9]. 
Extração do hidrogênio pelo 
método térmico através da 
pirólise. 
Uso da biomassa para 
extração do Hidrogênio. 
Algumas emissões 
[10, 11]. 
Extração do hidrogênio pelo 
método elétrico através da 
eletricidade. 
Uso da Água para 
extração do Hidrogênio. 
A geração de emissões 
varia com a energia 
primária utilizada [6]. 
Extração do hidrogênio pelo 
método elétrico através do 
processo de foto 
eletroquímica. 
Uso da água para 
extração do Hidrogênio. 
Sem emissões [6]. 
Extração do hidrogênio pelo 
método biológico através do 
processo biofotólise direta. 
Uso de água para 
extração do Hidrogênio. 
Sem emissões [17]. 
Extração do hidrogênio pelo 
método biológico através do 
processo biofotólise indireta. 
Uso de água e algas para 
extração do Hidrogênio. 
Sem emissões [18, 
19]. 
Extração do hidrogênio pelo 
método biológico através do 
processo de fermentação. 
Uso da Biomassa para 
extração do Hidrogênio. 
Algumas emissões 
[20]. 
Utilização do hidrogênio 
Substituição de 
combustíveis fósseis por 
hidrogênio. 
Sem emissões [12, 13, 
14, 15]. 
Social 
Vazamento do gás 
hidrogênio em gasodutos. 
Possibilidade de danos à 
saúde da população local. 
Em caso de super 
exposição ao produto, 
ele pode causar 
asfixia, podendo ainda 
causar perda de 
consciência e morte. 
Institucional 
Decisão política sobre o uso 
do hidrogênio como fonte de 
energia. 
Necessidade de produção 
descentralizada. 
Necessidade de 
políticas públicas 
Tabela DSR 
Fontes: Elaborado pelos autores a partir de 1: Ogden (1999); 2: Ringer (2005); 3: Pottier 
(1995); 4: Fosberg (2004); 5: Thompson (1997); 6: Santos (2005); 7: Bain (2004); 8: 
Demirbas (2006); 9: Balat (2008); 10: Demirbas (2009); 11: Balat (2010); 12: Lepecki (2011); 
13: Gomes (2005); 14: Blomem (1993); 15: Paula (2003); 16: Trudeau (1999); 17: Das et al, 
2008; 18: Sacramento et al (2006); 19: Tamagnini et al (2003); 20: Vardar-schara et al (2008).

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