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Economia & Energia
No 38: Maio-Junho 2003  
ISSN 1518-2932

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A NOVA ECONOMIA

Omar Campos Ferreira.
Assessor da SECT - MG.

A substituição da economia baseada em combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás natural) pela economia fundada no hidrogênio desperta expectativas otimistas alimentada por epítetos como “combustível limpo”, “disponibilidade ilimitada”, “custos de produção declinantes”, etc... Todavia, o hidrogênio, assim como a eletricidade, não é uma forma primária de energia, visto não existir em estado  livre, em quantidade apreciável. Obter hidrogênio significa extraí-lo de alguma substância natural com a intervenção de alguma fonte primária de energia. Em qualquer conversão há perdas relacionadas com a fuga de energia do sistema, avaliada pela Lei de Conservação, e com a dissipação, forma de perda descrita pela Lei da Entropia, de aplicação mais sutil. A conversão se justifica, em geral, pela maior comodidade ou segurança de uso, pela melhor qualidade da produção, pela diminuição de danos imediatos ao ambiente, etc...

O custo da forma secundária é necessariamente superior ao da forma primária correspondente, de maneira que baixar o custo de obtenção da forma secundária significa aproxima-lo do custo da forma original de energia. Portanto, a introdução de uma tecnologia de conversão nova, como no caso do hidrogênio, deve ser precedida de estudos sobre os benefícios e custos atuais e futuros da novidade.

O hidrogênio pode ser liberado por vários processos, como o de reação de vapor d`água com coque de carvão mineral, ou carvão vegetal, da qual resulta a mistura de hidrogênio (H2) e monóxido de carbono (CO), conhecida como gás d´água; em uma segunda reação, o monóxido reage com o vapor, em presença de  catalisador, liberando mais hidrogênio e dióxido de carbono (CO2) que é absorvido juntamente com impurezas. Outra rota é a chamada reforma do gás natural, consistindo na reação deste com vapor d`água a alta temperatura e em presença de catalisador. A terceira via é a eletrólise da água, na qual o hidrogênio e o oxigênio são separados pela passagem de corrente elétrica por uma solução de ácido, base ou sal.

A eletrólise tem sido a rota preferida para a obtenção de hidrogênio de alta pureza, sem a liberação concomitante de compostos do carbono, satisfazendo assim os requisitos ambientais. Para usos industriais não se exige elevado grau de pureza, sendo a reforma do gás natural, de hidrocarbonetos, em geral, e de outras substâncias orgânicas, principalmente de álcoois, é uma opção conveniente. 

A célula a combustível, que seria o conversor básico na nova economia, é uma variedade de pilha química, de carregamento contínuo, na qual hidrogênio e oxigênio trocam elétrons com eletrodos de platina, gerando uma corrente elétrica em um circuito externo. Trata-se, pois, de um conversor de energia química em energia elétrica que substitui a rota tradicional, baseado na combustão que inicia um ciclo termodinâmico, transformando energia térmica (dos produtos da combustão) em energia mecânica, usada, entre outras finalidades, para acionar um gerador de eletricidade.

Como a célula a combustível é apenas um componente de uma cadeia de conversores, suas vantagens e desvantagens devem ser avaliadas nesse contexto, especialmente no que tange o processo de geração da eletricidade necessária à eletrólise. As aplicações já divisadas para a célula a hidrogênio são a geração distribuída de eletricidade e o acionamento de veículos através de motores elétricos.

A geração distribuída tem a vantagem de diminuir a perda de energia elétrica na transmissão e distribuição, além de proporcionar alternativas de suprimento em situações de crise do sistema principal. No Brasil, a geração centralizada, em usinas hidroelétricas de grande porte, interligadas por uma rede de transmissão, é a modalidade predominante. O custo de geração hidroelétrica no Brasil é um dos mais baixos de todo o mundo, o que se deve à abundância de água e à topografia favorável da região costeira. À medida que a economia nacional se desenvolve, os melhores sítios para a instalação de hidroelétricas são ocupados e o custo de geração aumenta, abrindo espaço para as alternativas.  A crise de suprimento de 2001 despertou a atenção das autoridades e de especialistas para a vulnerabilidade do sistema hidroelétrico decorrente, em parte, da escassez de investimentos em novos reservatórios e em linhas de transmissão. Ademais, a perda de energia na transmissão tem crescido regularmente desde a década de 80, quando foi feita a última mudança de porte no sistema, em preparação para a transmissão da eletricidade gerada em Itaipu.

O concurso dessas circunstâncias teve o mérito de recuperar propostas de complementação do grande sistema interligado com a geração distribuída em pequenas centrais hidroelétricas e em sistemas de co-geração de eletricidade e vapor de processo na indústria (química, de açúcar e álcool, de alimentos e bebidas, de papel e papelão, siderúrgica,...) e, em menor escala, no setor de serviços. A soma dos potenciais relacionados com essas alternativas já plenamente desenvolvidas representa cerca de 40% da potência atualmente instalada, o que seria suficiente para se preparar, sem precipitação, a introdução de novas fontes primárias para gerar eletricidade, como o gás natural em ciclo combinado e outras que venham a ser desenvolvidas. Ademais, o potencial hídrico está longe de se esgotar, estimando-se que a potência instalada pode crescer ainda cerca de 70% até que a concorrência pelos usos da terra e da água favoreça as outras opções de geração. Neste quadro, a célula a hidrogênio é apenas mais uma alternativa, restrita ao atendimento da demanda local, parecendo irrealista, para as próximas décadas, a proposta de distribuição da geração para cargas menores, como a de prédios de apartamentos e de residências uni-familiares. A imagem do cidadão gerador de sua própria eletricidade não combina com a configuração da economia nacional que não favorece sequer a captação da energia solar para aquecimento de água, uma de suas aplicações mais elementares.   

Na propulsão de veículos, através de motores elétricos, temos, no Brasil, uma situação semelhante à da geração distribuída. O uso do álcool combustível no transporte individual, como aditivo à gasolina (álcool anidro) e como combustível único (álcool hidratado) promoveu notável ganho de eficiência dos motores (de 25% nos motores a gasolina A para 30%, em média, nos motores a gasolina C e a álcool hidratado) e reduziu a emissão de poluentes químicos (CO e HC caíram para cerca de 30% entre 1979 e 1989), com investimentos relativamente pequenos, realizados de bom grado pela indústria automobilística, já que a modificação do combustível permitiu manter a produção de veículos. Ademais, o álcool permitiu reduzir a emissão de gases de efeito estufa, proporcionando à frota brasileira um dos menores índices de emissão em g/km. Problemas ambientais existem nas Regiões Metropolitanas, para as quais existem soluções específicas (generalização do metrô, p. exemplo).

Entretanto, no final da década de 80, editou-se uma regulamentação de emissões calcada em índices europeus, aplicada a todo o território nacional. Para cumprir essa regulamentação, foi necessário introduzir o controle eletrônico do motor, prontamente estendido aos veículos a álcool, como medida preliminar à introdução do catalisador para tratamento das emissões pelo escapamento. O custo da inovação é estimado entre 20 e 30 bilhões de dólares em 15 anos. Não foi avaliado o efeito que tal investimento teria tido se aplicado na melhoria do transporte coletivo de passageiros nas Regiões Metropolitanas. 

O setor automobilístico é um meio propício à difusão de inovações devido ao fascínio que o transporte individual exerce sobre as pessoas e às técnicas mercadológicas empregadas pelas montadoras e pelas revendedoras de veículos. É, pois, previsível que a entrada do sistema célula - motor elétrico se difunda rapidamente para toda a frota de automóveis, haja ou não motivação ambiental ou econômica. Considerando o consumo atual de combustíveis no transporte individual e supondo um ganho de eficiência de 60% com o uso do hidrogênio, calcula-se em 40 TWh/ano o consumo de eletricidade para suprir a demanda correspondente de hidrogênio, ou seja, cerca de 12% da hidroeletricidade  gerada atualmente seria usada no transporte individual. No futuro, poderemos estar gerando eletricidade em centrais termoelétricas (inclusive nucleares) com essa finalidade, o que corresponderia a substituir a fonte difusa de emissão (a frota de veículos a motor de combustão interna) pela fonte concentrada nas usinas termoelétricas.

O esgotamento iminente do petróleo será sucedido, a médio prazo, pelo do gás natural, convertendo em fatalidade a entrada da geração núcleoelétrica, economicamente mal resolvida, para impedir a proliferação de armas nucleares, e ecologicamente sob suspeita, já que não foi ainda resolvido o problema de disposição final segura dos rejeitos dos reatores. Acompanhando a evolução da indústria nuclear, vimos sua rápida penetração nos anos 60 e 70, seguida pela chamada “moratória nuclear”, com o abandono dos principais programas de desenvolvimento de reatores regeneradores. A linha de reatores em operação, chamados de queimadores, é energeticamente perdulária, visto que menos de 1% do urânio físsil (U235) participa da conversão. Assim, a reserva brasileira, avaliada em 100 mil toneladas recuperáveis de U3O8, daria para gerar 160 TWh/ano ao longo de 30 anos, tempo necessário para amortizar o investimento na central nuclear, representando menos de 1/3 da demanda anual média previsível para aquele período, suposta a taxa anual média de 3% para o crescimento da demanda (na última década, a taxa de crescimento foi de 4% aa.).  Não parece, pois, sensato planejar a obtenção de H2 com base na energia nuclear no Brasil.

Tecnologias novas chamam a atenção popular, pois estamos acostumados a relacioná-las com o progresso, visto que elas provêm de países de economia mais avançada. Podemos, todavia, inverter o raciocínio, sem desrespeitar a lógica, dizendo que os países de economia mais avançada são obrigados a desenvolver novas tecnologias por já haverem consumido os recursos naturais que lhes permitiriam manter a economia funcionando com tecnologias mais simples. Assim, o desenvolvimento de tecnologia aparece como imperativo a acomodação da sociedade à degeneração progressiva do ambiente, ao invés de constituir-se em opção livre da sociedade. É interessante observar, ainda, que a transferir tecnologia para países menos desenvolvidos ajuda a amortizar mais depressa o seu custo.   

 Novas tecnologias virão fatalmente, mas só devem ser introduzidas após o exame amplo e cuidadoso de suas repercussões sócio-econômicas e ecológicas, no contexto de tecnologias mais simples já desenvolvidas no País.

Graphic Edition/Edição Gráfica:
MAK
Editoração Eletrônic
a

Revised/Revisado:
Friday, 27 June 2003
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