HIDROGÊNIO NA PRODUÇÃO DE FERTILIZANTES

Integrar um eletrolisador em uma fábrica de fertilizantes é, na prática, substituir o hidrogênio fóssil (obtido a partir do gás natural, CH4) pelo hidrogênio verde ou renovável no processo de produção de amônia (NH3), que é a base de quase todos os fertilizantes nitrogenados.

Também existe a rota a partir do biometano, onde o Brasil possui potencial de produção da amônia renovável. Mesmo nessa rota renovável, o eletrolisador é importante para garantir a produção do hidrogênio quando o biometano for insuficiente. 

Dependência Externa e Instabilidade Mundial

O Brasil importa a maior parte da amônia para a produção de fertilizantes, pois o gás natural no Brasil é um dos mais caros no mundo, não sendo competitivo com o gás natural russo, por exemplo. 

Soma-se a isso a instabilidade mundial com guerras e conflitos cada vez mais frequentes como as que estão ocorrendo entre a Rússia e a Ucrânica, além do Oriente Médio. 

Portanto, produzir localmente o hidrogênio renovável para a produção de amônia reduz a vulnerabilidade à volatilidade dos preços internacionais do gás e do frete. É uma questão de segurança nacional, pois é o agronegócio que sustenta o país em períodos de crise econômica. 

Em vez de usar a Reforma a Vapor do Metano (SMR), que utiliza gás natural e libera muito CO2, utiliza-se o eletrolisador. Ele quebra as moléculas de água (H2O) usando eletricidade de fontes renováveis (solar, eólica ou hidrelétrica), gerando H2 puro e oxigênio como subproduto. 

Separação de Nitrogênio

Para fazer amônia, você precisa de Nitrogênio (N2). Ele é obtido do ar através de uma Unidade de Separação de Ar (ASU). Em fábricas integradas com eletrolisadores, o oxigênio gerado na eletrólise pode, às vezes, ser aproveitado em outros processos industriais ou comercializado. 

Síntese de Amônia (Haber-Bosch)

O hidrogênio do eletrolisador e o nitrogênio da ASU são alimentados no Reator Haber-Bosch. Sob alta pressão e temperatura, eles reagem para formar Amônia Anidra.

• Ajuste técnico: O hidrogênio da eletrólise é muito puro, o que pode até aumentar a vida útil dos catalisadores do reator em comparação ao hidrogênio vindo do gás natural.

Produção de Fertilizantes Finais

A amônia produzida pode seguir para diferentes linhas:

• Ureia: Reage-se a amônia com CO2. (Atenção: se a fábrica for 100% verde, será necessário capturar CO2 de outra fonte, já que a eletrólise não o produz).
• Nitrato de Amônio: Reage-se a amônia com ácido nítrico (também derivado da amônia).
• Sulfato de Amônio: Reage-se com ácido sulfúrico. 

Nossa Tecnologia AEM é Mais Eficiente

A produção do hidrogênio por eletrólise é muito sensível ao custo da eletricidade. Cerca de 70% do custo do hidrogênio via eletrólise é a eletricidade. Por esta razão, é importante utilizar eletrolisadores mais eficientes como a tecnologia PEM e a AEM. 

A Horizon Fuel Cell Technologies desenvolve as duas tecnologias, porém a grande expectativa está na tecnologia AEM, que é de 10%-20% mais eficiente que a tecnologia alcalina convencional, muito importante para o custo da operação (OPEX), e em grande escala, competitiva no investimento inicial, o CAPEX. 

Modelo

Technologia do Eletrolisador
Vida útil do eletrolisador (10% de degradação)

Dimensões
Peso do equipamento
Normas e Padrões
Nível de proteção

Tipo de Instalação

Vazão Nominal
Pureza final do hidrogênio 

Tempo de partida a frio

Tempo de partida em espera

Máxima Pressão de Saída

Ponto de Orvalho

Tipo e concentração de soda cáustica
Faixa de operação

Faixa de temperatura da saída do hidrogênio

Vazão
Máxima pressão de saída

Faixa de temperatura da saída do oxigênio

Padrão de Energia

Tensão de operação da stack
Faixa de tensão

Potência instalada recomendada

Frequência

Insumo de Água

Faixa de pressão de entrada de água

Vazão

Consumo máximo estimado de água
Qualidade

Insumo Nitrogênio

N2 Purity
Ponto de Orvalho

Pressão de purga

Volume de purga de nitrogênio

Pressão de retenção

Volume total de nitrogênioretido

Modo de Operação

Modos de Operação

Instalation

Local

Faixa de umidade operacional ambiente
Faixa de temperatura operacional ambiente  (padrão)

Faixa de altitude acima do nível do mar

-

• Totalmente integrado, incluindo ventilação ambiente, monitoramento e um sistema opcional de proteção contra incêndio, de acordo com as normas do cliente.
   
• ECU (Electronic Control Unit)
   
• Todos os dados coletados são centralizados no Painel de Controle do sistema. A IHM (Interface Homem-Máquina), também localizada neste painel, fornece uma janela para acesso local instantâneo a todas as variáveis ​​do sistema. Uma porta de comunicação para supervisão remota utilizando o protocolo Modbus TCP/IP foi adicionada. Com a disponibilidade da internet, o HET HyAIOps pode suportar operação automática 24 horas por dia, 7 dias por semana.

Purificador de Água Potável

Caso o cliente precise, a Horizon fornece como item adicional um purificador para converter água potável na água ultra pura para ser adequar às condições da qualidade necessária para operação no eletrolisador. Para pequenos volumes de consumo de água, o purificador é compacto. Para volumes de vazão maiores, como por exemplo plantas de 1MW e 5MW, a planta de tratamento da água é customizada. 

Integração em Contêiner

Para eletrolisadores com maior capacidade de produção, como 100Nm3/h, 200Nm3/h, 1000Nm³/h, a Horizon integra em contêiner, desde a eletrônica de potência, até a stack com o balanço de planta, sistema de purificação da água e resfriamento. 

ELETROLISADORES AEM

O MAIS COMPETITIVO E PROMISSOR

A Horizon Fuel Cell Technologies desenvolveu stacks de eletrólise de 1MW da tecnologia AEM, muito promissora por ser mais eficiente que a tecnologia alcalina convencional e ter custo competitivo por não utilisar catalisadores de alto custo, como a PEM. 

A Horizon está validando uma planta de 10MW em uma indústria de produção de aço verde, porém utilisando stacks de 500kW. 

Tem interesse em plantas de eletrólise AEM de 1MW ou mais? Entre em contato e clique aqui para conhecer mais sobre as especificações.  

ELETROLISADORES NO CHILE E BRASIL

A Horizon Fuel Cell Technologies recentemente forneceu eletrolisadores da tecnologia PEM para empresas do Brasil e Chile. Os três projetos incluem eletrolisador e célula a combustível, sendo que em dois deles a Horizon integrou os equipamentos em conteineres a pedido dos clientes. A Horizon também forneceu os equipamentos de purificação de água potável para as condições exigidas pelos eletrolisadores. 

Para conhecer um pouco dos projetos e modelos fornecidos, clique aqui.