A relação entre hidrogênio e minerais críticos

De volta às manchetes, os minerais críticos estão nas mesas de negociações diplomáticas entre diversos países, de olho na diversificação de fornecimento desses elementos, que hoje são sinônimo da segurança militar e energética.

No centro das estratégias globais de descarbonização, o hidrogênio de baixo carbono — em especial o verde, produzido pela eletrólise da água a partir de eletricidade renovável — tem sua viabilidade diretamente relacionada ao acesso a minerais críticos. 

A tecnologia mais difundida para essa produção, os eletrolisadores PEM (Membrane Exchange Proton), utiliza metais preciosos como platina e irídio em seus catalisadores. 

Esses elementos, cuja oferta é restrita e concentrada geograficamente — cerca de 70% da platina vem da África do Sul e grande parte do irídio é subproduto de outras atividades minerais —, podem se tornar gargalos para a expansão em larga escala do hidrogênio verde, com risco de escassez e volatilidade de preços. 

Além desses, outros minerais estratégicos como níquel, cobre, grafite e titânio são essenciais para diferentes tipos de eletrolisadores, como os alcalinos e de óxido sólido, além de comporem a infraestrutura renovável que fornece energia ao processo, como turbinas eólicas e painéis fotovoltaicos — essenciais para produção de hidrogênio verde.

O Brasil possui reservas conhecidas de todos estes minerais.

Para além do verde, estudos do Hydrogen Council e do Banco Mundial apontam que tecnologias de hidrogênio associadas à captura de carbono, conhecido como hidrogênio azul, demandam uma gama ainda mais ampla de elementos. 

Essa gama inclui manganês, zinco, níquel, nióbio, cromo, tungstênio, molibdênio, além de cobalto e vanádio, cujas maiores reservas mundiais conhecidas também estão no Brasil.

Projeções da agência alemã DERA indicam que a demanda por alguns desses metais pode crescer de forma acelerada até 2040, como é o caso do escândio, com previsão de aumento de 2,5 vezes, e do irídio, cuja demanda pode quintuplicar.

O escândio, utilizado em tecnologias de células a combustível de hidrogênio, tem 80% da sua produção proveniente da China. Essa concentração se repete com outros minerais importantes para a transição energética, como as terras raras. 

Disponibilidade de recursos minerais

A dependência desses recursos cria uma tensão em que o hidrogênio é visto como ferramenta para reduzir emissões globais, mas sua produção pode esbarrar na disponibilidade de insumos cuja extração e processamento também têm impactos ambientais e geopolíticos significativos. 

Para mitigar esses riscos, a indústria vem buscando alternativas. 

Entre elas estão a inovação tecnológica para reduzir ou substituir o uso de metais, a reciclagem e a recuperação de minerais a partir de resíduos, e a diversificação geográfica da produção para diminuir a vulnerabilidade da cadeia de suprimentos.

Um exemplo é a redução do uso de platina em células a combustível a hidrogênio. A Toyota conseguiu cortar em mais de 80% a quantidade necessária no modelo Mirai de 2020 em relação ao protótipo de 2008. 

Essa interdependência entre hidrogênio e minerais críticos também se manifesta na direção oposta. A própria mineração enxerga no hidrogênio uma oportunidade de descarbonizar suas operações. 

O setor é altamente dependente de transporte pesado movido a diesel, como caminhões gigantes. 

Nessas aplicações, a eletrificação direta por baterias enfrenta limitações técnicas e logísticas, enquanto o hidrogênio, usado diretamente em células a combustível ou convertido em amônia para armazenamento e transporte, surge como alternativa em estudo. 

Descarbonização da mineração

Para a mineração, a adoção do hidrogênio verde em frotas pesadas poderia reduzir significativamente as emissões de gases de efeito estufa, ao mesmo tempo em que reforça o valor estratégico de sua própria produção de minerais críticos.

As atividades de mineração no país lançaram na atmosfera 12,8 milhões de toneladas de dióxido de carbono equivalente (tCO2e) em 2022, segundo o Instituto Brasileiro de Mineração (Ibram).

Contudo, para que essa integração ocorra de forma sustentável, será necessário investir em tecnologias mais eficientes, que reduzam a intensidade de uso de metais escassos, bem como em cadeias de suprimento diversificadas e resilientes. 

Como oportunidade, o Brasil também pode ser um ator importante e confiável na exploração, beneficiamento e fornecimento de minerais críticos.

O país tem a capacidade de auxiliar no sucesso da transição energética, que dependerá do equilíbrio entre a expansão da capacidade de produção de hidrogênio de baixo carbono e a garantia de que a oferta de minerais críticos acompanhe essa demanda, sem criar novos gargalos ou deslocar problemas ambientais e sociais para outras partes do planeta.