2023 – Environmental performance for hydrogen locally produced and used as an energy source in urban buses

Resumo

Diferentes economias estão adotando diversas estratégias para alcançar as metas de redução de gases de efeito estufa estabelecidas durante a 21ª Conferência das Partes. No contexto do transporte urbano, o governo brasileiro lançou o Projeto Ônibus a Hidrogênio (BHP) que, embora o projeto-piloto tenha demonstrado elevada eficácia tecnológica, ainda carece de estudos ambientais sob uma perspectiva sistêmica. Este trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho ambiental de um cenário de expansão do BHP, caracterizado pela produção local de hidrogênio em pequena escala a partir da eletrólise da água. O cenário de expansão abrange toda a Região Metropolitana de São Paulo (22 milhões de habitantes), sendo modelado a partir de uma abordagem “do poço à roda” (well to wheel), incluindo a produção e o uso de hidrogênio em 4.076 ônibus, com deslocamento anual de 265.000 km. A síntese de emergia (com “m”) e a avaliação do ciclo de vida (ACV) foram aplicadas para obtenção de indicadores ambientais complementares. Os resultados da ACV mostram que a fase de implementação do cenário de expansão contribui principalmente para as categorias de impacto relacionadas ao esgotamento de energia fóssil (94%), potencial de acidificação (94%) e material particulado (70%), enquanto a fase operacional representa 63% do potencial total de aquecimento global. Quando comparado às alternativas energéticas baseadas em diesel, eletricidade, gás liquefeito de petróleo e biodiesel, o cenário de hidrogênio estudado apresentou os piores resultados para o esgotamento de energia fóssil (4,61E-06 MJ equivalente/km pessoa), porém apresentou o melhor desempenho para o potencial de aquecimento global (4,35E-06 kgCO₂-eq./km pessoa), potencial de acidificação (2,40E-09 kgSO₂-eq./km pessoa) e emissão de material particulado entre 2,5 e 10 μm (8,32E-11 kgPM₂,₅₋₁₀/km pessoa). Sob a perspectiva da emergia, a fase operacional demanda aproximadamente 96% da emergia investida no cenário avaliado, principalmente devido ao consumo de eletricidade para a eletrólise da água (51%) e ao trabalho humano (44%). Não há contribuição de emergia para o desenvolvimento da sociedade, expressa pelo índice de rendimento de emergia (EYR = 1,0), disponível para o cenário analisado. Entretanto, quando comparado às opções de biodiesel e diesel, o hidrogênio apresenta maior renovabilidade (m-%R = 42%), menor índice de carga ambiental (ELR = 1,4) e sustentabilidade de emergia ligeiramente superior (m-ESI = 0,71). De modo geral, o cenário avaliado baseado em hidrogênio demonstrou ser a melhor alternativa em comparação ao diesel e ao biodiesel. Além de discutir alternativas energéticas para reduzir a dependência dos combustíveis fósseis, este trabalho destaca a importância de considerar um modelo conceitual que sustente a escolha de métodos e indicadores, bem como de fornecer procedimentos de cálculo consistentes, atualizados e detalhados, que poderão ser úteis para futuros estudos semelhantes e para apoiar políticas públicas fundamentadas em evidências científicas.