O hidrogênio como fonte de energia: uma visão regulatória

O crescimento do hidrogênio como fonte de energia

Com a celebração do Acordo de Paris, observou-se um maior empenho internacional para buscar formas de reduzir as emissões dos gases causadores do efeito estufa e mitigar seus efeitos sobre as mudanças climáticas. Essa iniciativa representou uma aceleração dos esforços voltados à transição para economias de baixo carbono, passando a se priorizar formas de combustão mais eficientes, nas quais maior quantidade de energia produzida pela mesma massa somadas à menor emissão de poluentes.

É nesse contexto que ganha corpo a exploração do hidrogênio para além de seu uso como matéria-prima. O hidrogênio pode ser empregado para diversos usos: mobilidade, residencial, energia e indústria. No que diz respeito à mobilidade, há cinco principais modais de transporte que poderiam se beneficiar do uso do hidrogênio como combustível energético: rodoviário de passageiros, rodoviário de carga, ferroviário, marítimo e aeroportuário. O uso doméstico pode ser favorecido com o aquecimento residencial e da água, por exemplo, em que o hidrogênio seria transportado misturado à rede já existente de gás ou por meio de infraestrutura dedicada. O hidrogênio pode também ser utilizado para gerar eletricidade, mediante armazenamento e geração por meio de turbinas de gás ou células de combustível à base de hidrogênio. Por fim, o uso industrial requer o hidrogênio para produzir vapor de alta temperatura, para fabricação de produtos não energéticos (e.g., amônia, plástico) e combustíveis sintéticos, para tratamento de materiais siderúrgicos, dentre outros. [1]

Como o hidrogênio dificilmente aparece na natureza de forma isolada, é mais comum que sua existência se dê em combinação com outros elementos químicos (e.g., oxigênio, nitrogênio e carbono). Desse modo, é necessária a realização de processos físicos ou químicos para separá-lo e permitir seu uso como fonte de energia, na sua forma molecular (H₂). Nessa linha, o hidrogênio pode ser obtido através de inúmeros recursos e processos [2]. Estudo recente da Florence School of Regulation identificou, em dados de janeiro de 2021, vinte e duas tecnologias capazes de produzir hidrogênio, das quais pelo menos treze poderiam funcionar como energia renovável, a despeito de nem todas serem economicamente viáveis [3]. Dentre elas, há três rotulagens mais comuns [4], as quais identificam a forma de obtenção do hidrogênio: verde, cinza e azul.

O hidrogênio verde é produzido mediante uso de eletricidade obtida de energias renováveis ​(e.g., parques eólicos) para impulsionar a eletrólise da água [5], sendo a alternativa mais limpa de obtenção, por ser livre de emissões. Por sua vez, o hidrogênio cinza, que é gerado a partir de gás fóssil com a reforma do metano a vapor, com emissão de CO₂ na atmosfera, é a principal forma de produção utilizada atualmente [6]. Há, ainda, o hidrogênio azul, cuja produção é baseada em combustíveis fósseis com captura, utilização e armazenamento de carbono (CCS, da expressão em inglês “carbon capture and storage”). É também conhecido como gás “descarbonizado” ou “de baixo carbono” em razão da captura de CO₂ com o CCS.

Para além dessas três classificações, é possível listar o hidrogênio turquesa, produzido a partir de gás fóssil com o emprego da tecnologia de pirólise de metano fundido, que gera também carbono sólido. Como o carbono sólido não é liberado para a atmosfera, o método de produção é considerado livre de emissões. Por fim, fala-se em hidrogênio marrom, gerado através da gaseificação de carvão ou linhito.

As diferentes formas de obtenção do hidrogênio (tanto de forma primária quanto secundária) e os esforços que vem sendo feitos para sua utilização em larga escala levam a um debate jurídico-regulatório sobre (i) a divisão de competências para regulação deste energético e (ii) a necessidade ou não de criação de um marco normativo específico para o hidrogênio.

Na seção seguinte, apresenta-se brevemente algumas das medidas que estão sendo adotadas nos Estados Unidos e na União Europeia para fomento ao desenvolvimento da indústria. Por fim, a seção final endereça de forma introdutória alguns desafios do ponto de vista jurídico que podem ser enfrentados para a construção de um marco regulatório relativo à regulação do hidrogênio no Brasil (dadas suas múltiplas formas de obtenção e a divisão de competências atualmente observada na Constituição Federal).

O marco regulatório do hidrogênio

As discussões regulatórias no Brasil sobre o uso de hidrogênio como fonte de energia ainda são incipientes.

No Plano Nacional de Energia 2050 (PNE 2050), a EPE indica o hidrogênio como energético disruptivo, que irá alterar significativamente o mercado energético. No entanto, dado o estágio preliminar das projeções, o PNE não traça um panorama para desenvolvimento deste mercado no Brasil (ainda que eventualmente destinado a exportações).

Dentre os principais desafios da normatização da indústria do hidrogênio no Brasil, o PNE 2050 destaca os seguintes: (i) definição do marco regulatório associado à infraestrutura para movimentação do hidrogênio, inclusive no que diz respeito à possibilidade de injeção na malha de transporte de gás natural; (ii) definição das regras aplicáveis ao armazenamento do hidrogênio, sugerindo que poderiam ser endereçadas no âmbito do arcabouço regulatório aplicável à estocagem subterrânea de gás natural; (iii) definição das regras aplicáveis a baterias de hidrogênio, principalmente em sua utilização no setor elétrico; (iv) regulação da qualidade e padronização para consumo (equipamentos de medição, normas técnicas para equipamentos de geração de energia elétrica, etc).

Nos Estados Unidos da América, o arcabouço normativo já contempla algumas disposições específicas sobre o tema. Desde 1992, o hidrogênio é considerado combustível alternativo pelo Energy Policy Act of 1992, que surge para reduzir a dependência do petróleo e contribuir para a preservação ambiental. A norma incentiva o uso de combustíveis alternativos por meio de atividades regulatórias e voluntárias elaboradas pelo U.S. Department of Energy.

Mais especificamente, o uso de hidrogênio em veículos elétricos (FCEVs, da expressão em inglês “fuel cell electric vehicles”) recebe especial atenção. FCEVs já estão disponíveis, em quantidade limitada, para o mercado interno norte-americano e o país estuda possibilidades da utilização do combustível para operação de ônibus, caminhões, embarcações marítimas, equipamentos industriais, veículos aeroportuários, dentre outros usos[7].

Em concreto, tem-se alguns exemplos do previsto nas normas americanas em relação ao hidrogênio (i) o NIST Handbooks No. 44/2020 padroniza pesos e medidas para adoção em pontos de reabastecimento comerciais de hidrogênio combustível; (ii) o NIST Handbook No. 130/2020 define, padroniza e específica o hidrogênio combustível para uso em FCEVs, e ainda regulamenta o comércio varejista, a rotulagem e a propaganda comercial de hidrogênio combustível para veículos e geradores de energia; (iii) o Hydrogen and Fuel Cells Permitting Guide apresenta guia geral para a obtenção de autorização para o desenvolvimento de tecnologias voltadas ao hidrogênio combustível; (iv) o Code of Federal Regulations, Title 29, Subpart H,§ 1910.103 regulamenta e define a instalação de sistemas a hidrogênio em diversos aspectos (i.e., locação, armazenagem, containers, sistemas transporte via dutos, montagem de equipamentos, marcação, testagem, sistemas de segurança, etc.); (v) o Code of Federal Regulations, Title 4o, § 98.160 regulamenta a produção de hidrogênio combustível de diversos tipos; e (vi) o Code of Federal Regulations, Title 49, §192.31 regulamenta o transporte de hidrogênio.

A União Europeia também reconhece que o hidrogênio terá um papel importante no futuro energético dos países integrantes do bloco. Em julho de 2020, a Comissão Europeia divulgou estratégia para o desenvolvimento de um mercado de hidrogênio, cuja implementação ocorrerá em três fases: (i) para 2020-2024, a descarbonização da produção de hidrogênio voltado para a indústria química e para novas aplicações; (ii) para 2024-2030, a integração do hidrogênio combustível na matriz energética europeia, a aplicação na indústria siderúrgica e nos setores de transporte rodoviário, ferroviário e marítimo; (iii) para 2030-2050, o pleno desenvolvimento de tecnologias voltadas para o hidrogênio combustível em todos os setores em que outras fontes alternativas não são viáveis [8].

O projeto do bloco europeu é embrionário e a regulação dos países membros é fragmentada, de modo que não há parametrização emitida pela própria União Europeia. O bloco pretende investir na economia do hidrogênio com a construção de rede de infraestrutura integrada para um mercado competitivo. A proposta é criar estruturas de transporte e armazenamento novos e reaproveitadas, bem como instalações transfronteiriças. Estima-se que uma rede de gasodutos de 6.800 km precisará estar pronta até 2030 e deverá crescer para 23.000 km até 2040, e que grande parte desses números será alcançada com o reaproveitamento dos gasodutos existentes de gás natural [9].

Apesar disso, o desenvolvimento da infraestrutura e do futuro regime regulatório do hidrogênio ainda estão em estágio inicial também na União Europeia. Condições de acesso às redes de transporte, regras comuns ao mercado interno dos países que integram o bloco e previsões para concorrência do hidrogênio ainda precisam ser definidas pelos órgãos reguladores [10]. É possível que a abordagem conferida ao mercado de gás natural – Regulamento (CE) nº 715/2009 e Diretiva nº 2009/73/CE – seja replicada para a regulação do hidrogênio [11]. A previsão é que a Comissão Europeia divulgue proposta legislativa a respeito de gases descarbonizados no quarto trimestre de 2021 [12].

Em paralelo, a Agência da União Europeia para a Cooperação dos Reguladores de Energia (ACER) e o Conselho de Reguladores Europeus de Energia (CEER) publicaram livro com seis recomendações acerca do mercado de hidrogênio [13]. Em síntese, (i) a regulamentação das redes de hidrogênio e o desenvolvimento do mercado e da infraestrutura devem ser graduais; (ii) a abordagem regulatória deve ser dinâmica, em resposta ao monitoramento periódico do mercado; (iii) os princípios regulatórios aplicáveis ao mercado de hidrogênio devem ser estabelecidos antes do início da operação; (iv) as isenções regulatórias para a infraestrutura de hidrogênio (existentes e novas) devem ser concedidas temporariamente; (v) a avaliação de possíveis benefícios da reutilização de ativos de gás para o transporte de hidrogênio deve ser realizada pelas autoridades competentes; e (vi) a refletividade de custo deve ser aplicada para evitar subsídios cruzados entre usuários das redes de gás e hidrogênio.

Perspectivas jurídicas para o cenário brasileiro

 No Brasil, em razão dos diferentes processos físicos ou químicos para separar o hidrogênio associado a outros elementos e, assim, permitir seu uso como fonte de energia, a competência para regular o tema pode ser cinzenta ou mesmo indefinida a nível constitucional. Afinal, das três modalidades mais comuns (hidrogênio verde, cinza e azul), uma delas deriva da separação da molécula de água, outro da separação de hidrocarbonetos ou da emissão de carbono encontrado em combustíveis fósseis.  Para cada um desses pode-se discutir uma competência constitucional distinta para exploração e consequente regulação, o que é ainda aprofundado se especificado cada nicho da cadeia. Em um exemplo breve, um duto para movimentação de hidrogênio derivado da molécula de água seguiria o mesmo regime normativo aplicável à construção e operação de uma adutora de água? Caso se tratasse de hidrogênio obtido a partir do petróleo ou do gás natural, atrairia o regime do art. 177, IV da Constituição e em consequência do art. 56 e 58 da Lei do Petróleo? Seria necessária uma autorização prévia para produção do hidrogênio verde? Se sim, com qual fundamento legal?

Em síntese, se o desenvolvimento dessa indústria vier de fato a ocorrer em escala relevante no Brasil e – mesmo considerando a segurança jurídica necessária para que os primeiros projetos sejam desenvolvidos -, será necessário enfrentar o enquadramento jurídico aplicável, por exemplo, às atividades de produção, comercialização, armazenamento, transporte, estocagem do hidrogênio. Considerando a aparente interseção – ou vácuo, a depender da leitura – de competências infraconstitucionais dada a multiplicidade de fontes de produção e o ineditismo do tema no país, neste estágio inicial do desenvolvimento do mercado, seria relevante que alguma entidade com competência transversal fizesse o papel de orientar o mercado sobre as regras aplicáveis (e as não aplicáveis), inclusive para fins de identificar a necessidade de criação de um marco regulatório unificado e que supere as indefinições atualmente observadas.

Considerações finais

 Acordos internacionais celebrados com o intuito de reduzir as emissões dos gases causadores do efeito estufa aceleraram os planos de transição para economias de baixo carbono. Nesse contexto, o hidrogênio tem ganhado projeção como solução energética, podendo ser empregado para mobilidade e indústria, por exemplo.

Dadas as diferentes formas de produção, primária e secundária, do hidrogênio, o quadrante jurídico aplicável para o exercício das atividades na cadeia ainda não está bem delimitado. Para o avanço dos projetos com segurança jurídica, ainda que não haja a criação de um marco normativo específico aplicável exclusivamente a tais atividades, será necessário um esforço de coordenação e transparência para deixar clara a legislação incidente e, se houver, a autoridade reguladora aplicável.

Sob tal norte, os investidores terão mais segurança para tomada de decisão e modelagem em concreto dos gargalos enfrentados, sinalizando a necessidade ou não de um marco regulatório específico e das reformas normativas necessárias para exploração das atividades (inclusive sob aspectos ambientais e tributários).

Notas

[1] REIS, Piero C.. Hydrogen demand: several uses but significant uncertainty. Florence School of Regulation – European University Institute. Energy & Climate, Gas, 2021. Disponível em: <https://bit.ly/2NW0r0Q>. Acesso em 06.02.2021.

[2] A título ilustrativo, as metodologias mais utilizadas na literatura são: (i) reforma do gás natural, com o emprego de altas temperaturas para separar os átomos de hidrogênios presentes no metano (CH₄), gerando como subproduto o monóxido de carbono (CO) e o dióxido de carbono (CO₂); (ii) oxidação parcial de hidrocarbonetos pesados, formando monóxido de carbono (CO) e hidrogênio (H₂); (iii) eletrólise da água, com a quebra da molécula de água (H₂O) em hidrogênio (H₂) e oxigênio (O₂) com a passagem de eletricidade; e (iv) produção biológica de hidrogênio, mediante emprego de mecanismos fotossintéticos (algas) e mecanismos fermentativos (bactérias fermentativas). V. DE SÁ, V.; CAMAROTAN, M.C.; FERREIRA-LEITÃO, V.S. Produção de hidrogênio via fermentação anaeróbia: aspectos gerais e possibilidade de utilização de resíduos agroindustriais brasileiros. Química Nova, v.37, p.857-867, 2014; SANTOS, F. M.; SANTOS, F. A. O combustível “hidrogénio”. Revista Educação, Ciência e Tecnologia, nº 31, 2005, pp. 254-258.

[3] REIS, Piero C.. ‘Clean’ hydrogen production: a nascent market and several promising technologies. Florence School of Regulation – European University Institute. Energy & Climate, Gas, 2021. Disponível em: <https://bit.ly/2ZHkeUw>. Acesso em 06.02.2021.

[4] Nesse sentido, cf.: “O hidrogênio pode ser produzido de três formas distintas, duas delas inviáveis do ponto de vista ambiental, e uma terceira, considerada metodologia limpa. A primeira é por meio da reforma do gás natural, procedimento dependente do petróleo. A segunda, menos poluente, por eletrólise da água, necessitando, no entanto, de uma grande quantidade de energia, sendo viável apenas por energia solar ou eólica. A terceira, a produção biológica de hidrogênio pela fermentação anaeróbia (ausência de oxigênio) do consumo de carboidratos adquiridos de resíduos e efluentes, considerados disfunções ambientais e econômicas.” SILVA, Inara A.. Hidrogênio: combustível do futuro. Ensaios Cienc., Cienc. Biol. Agrar. Saúde, v.20, n.2, p. 122-126, 2016.

[5] Eletrólise é o processo de separação dos átomos de hidrogênio e de oxigênio existentes em sua composição molecular.

[6] Empresa de Pesquisa Energética. Plano Nacional de Energia – 2050. Disponível em: <https://bit.ly/2MmFJXD>. Acesso em 24.02.2021

[7] O Estado da Califórnia, em 2020, já contava com 43 pontos de venda de hidrogênio combustível para FCEVs abertos ao público, que suprem a demanda de mais de 8.000 veículos. Atualmente, financia diversos projetos de infraestrutura alimentadas pelo hidrogênio. U.S. Department of Energy. Hydrogen Basics. Energy Efficiency & Renewable Energy, AFDC, Fuels & Vehicles, Hydrogen. Disponível em: <https://bit.ly/2Mo0AKi >. Acesso em 26.01.2021.

[8] Trata-se do documento “A hydrogen strategy for a climate-neutral Europe”. Comissão Europeia. COM (2020) 301 final. Julho de 2020. Disponível em: <https://bit.ly/37KQHhf>. Acesso em 22.02.2021.

[9] PIEBALGS, Andris; JONES, Christopher. Op. cit.

[10] O hidrogênio precisa ser misturado com metano fóssil na rede de distribuição existente. Em decorrência disso, o transporte de uma combinação de gases mistos e puros levanta questões sobre a adequação da infraestrutura de transporte de gás existente. Contudo, A mistura de hidrogênio é considerada arranjo temporário para transição para uma infraestrutura dedicada ao hidrogênio. V. Florence School of Regulation – FSR. Exploring regulatory options for hydrogen networks with ACER. Florence School of Regulation – European University Institute. Energy & Climate, Gas, 2021. Disponível em: <https://bit.ly/3kje4U0>. Acesso em 06.02.2021.

[11] PIEBALGS, Andris; JONES, Christopher. Op. cit.

[12] Florence School of Regulation – FSR. Op. cit.

[13] ACER; CEER. When and How to Regulate Hydrogen Networks? Fevereiro de 2021. Disponível em: <https://bit.ly/3pRdtKi>. Acesso em 23.02.2021.

Referências

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Sugestão de citação: Campos, M.; Leão, C. & Amorim, L. (2021). O hidrogênio como fonte de energia: uma visão regulatória. Ensaio Energético, 09 de março, 2021.

Mariana Campos

Bacharel em Direito pela FGV Direito Rio, especialista em Direito Ambiental Brasileiro pela PUC-Rio, mestre em Direito da Cidade pela UERJ.

Clarissa Leão

Advogada e mestranda em Energia pelo Programa de Pós-Graduação em Energia da Universidade de São Paulo (PPGE/USP). Bacharela em direito, com ênfase em economia pela Fundação Getulio Vargas (RJ). Pesquisadora do Grupo Advocacy no Research Centre for Greenhouse Gas Innovation (RCGI).

Lívia Amorim

Bacharel em Direito pela UnB, mestre em Tributação e Finanças de Petróleo e Gás pelo CEPMLP – Universidade de Dundee, doutoranda em Direito Administrativo pela USP.