A Europa e o Japão lideram o mundo em termos de registros de patentes relacionados ao hidrogênio, de acordo com um novo relatório.
As tecnologias relacionadas à produção de hidrogênio representaram o maior número de patentes de hidrogênio em 2011-2020.
O setor automotivo foi a área de transporte com o maior salto em depósitos de patentes relacionadas ao hidrogênio.
Mas as tendências nos registros de patentes são desiguais, com um aumento no interesse pela produção de hidrogênio ainda não sendo atendido por avanços em seus usos potenciais.
Hidrogênio – há algo que ele não seja capaz de fazer? Poderia alimentar carros, ajudar a produzir aço, poderia até aquecer nossas casas, dizem as pessoas. Mas toda essa conversa é apenas um monte de conversa fiada ou o burburinho do hidrogênio está realmente se traduzindo em avanços?
Uma das melhores maneiras de medir a inovação é por meio de registros de patentes, e é isso que um relatório inédito da Agência Internacional de Energia (IEA) e do Escritório Europeu de Patentes (EPO) faz. São necessários dados globais de registro de patentes para mostrar quais tipos de desenvolvimentos de hidrogênio estão acontecendo mais rapidamente, bem como onde estão os hotspots mundiais de hidrogênio .
A Europa e o Japão lideram o grupo em termos de número de patentes, seguidos de perto pelos EUA, diz Hydrogen Patents for a Clean Energy Future . A UE registrou 28% de todas as famílias de patentes internacionais (IPFs) em tecnologias de hidrogênio em 2011-2020, com o Japão em 24% e os EUA em 20%.
No entanto, os EUA foram a única região onde os números de IPF caíram em comparação com a década anterior. O crescimento mais rápido foi na China com 15,2% e na Coreia do Sul com 12,2%.
A UE está sendo liderada por três grupos principais – em Munique e na região do Ruhr, na Alemanha, e na capital francesa, Paris. Na região do Ruhr, a produtora de aço Thyssenkrupp é a principal requerente de patentes ligadas ao hidrogênio. Ela está de olho em 2024 como a data para iniciar sua primeira planta em escala industrial usando produção de ferro de redução direta – um método de fabricação de aço que gera cerca de um quarto das emissões de carbono dos altos-fornos tradicionais .
Patentes de produção de hidrogênio
As tecnologias relacionadas à produção de hidrogênio representaram o maior número de patentes de hidrogênio em 2011-2020. A principal tendência tem sido uma mudança significativa para métodos de produção de baixa emissão.
“Tecnologias motivadas por preocupações climáticas geraram quase 80% das IPFs relacionadas à produção de hidrogênio em 2020”, diz o relatório. “Seu crescimento foi impulsionado principalmente por um rápido aumento na inovação em eletrólise.”
A eletrólise é o processo de passar uma corrente elétrica através da água para dividi-la em hidrogênio e oxigênio. É um processo de produção livre de carbono, enquanto muitos métodos convencionais de produção de hidrogênio envolvem o uso de combustíveis fósseis, como carvão e gás, para separar o hidrogênio dos átomos de carbono no metano.
Espera-se que haja um aumento de 65 vezes no tamanho do mercado de eletrolisadores nesta década, à medida que países ao redor do mundo buscam reduzir suas emissões de carbono em áreas como a geração de energia.
Transporte
O setor automotivo foi a área de transporte com o maior salto em depósitos de patentes relacionadas ao hidrogênio.
O foco principal é a criação de células de combustível de hidrogênio capazes de impulsionar os veículos para a frente. As empresas automotivas japonesas e sul-coreanas estão dominando esta área, beneficiando-se de aparentes sinergias com seu trabalho na tecnologia de eletrolisadores. Ao mesmo tempo, a inovação em células de combustível automotivas está ajudando no desenvolvimento da eletrólise, já que certas células de combustível podem ser usadas ao contrário para eletrólise.
Também houve um aumento na exploração do uso de hidrogênio em drones e aeronaves não tripuladas . Essa área representou dois terços dos registros de patentes relacionados a células de combustível de aviação em 2011-2020.
Os dados de patentes mostram que as células de combustível de hidrogênio estão sendo favorecidas como uma opção de desenvolvimento em relação aos motores de combustão interna de hidrogênio, com registros de patentes para estes últimos diminuindo na última década. A ZeroAvia , start-up do Reino Unido e dos EUA, concluiu recentemente um voo de teste de uma aeronave parcialmente movida a células de combustível de hidrogênio , e o fundador da empresa disse que a tecnologia pode estar disponível para uso comercial em alguns anos.
Mas as turbinas de hidrogênio podem ser necessárias para voos de longa distância, pois oferecem mais potência. As turbinas de hidrogênio estão nos projetos da Airbus para o que espera ser a primeira aeronave comercial de emissão zero do mundo . Pode atingir os céus em 2035.
Tem havido muito menos atividade em torno do uso de células de combustível em ferrovias e transporte marítimo, mas Tóquio está impulsionando patentes com foco em ferrovias, enquanto Seul está emergindo como um centro de aplicações de hidrogênio no transporte marítimo, diz o relatório.
A East Japan Railway está testando um trem movido a hidrogênio e está de olho nas operações comerciais até 2030. Enquanto isso, a Korea Shipbuilding & Offshore Engineering está testando o uso de células de combustível de hidrogênio em navios e pode lançá-las até o final de 2025.
Armazenamento e distribuição
Pode não ser tão empolgante quanto os drones movidos a hidrogênio, mas se houver mais hidrogênio no mundo, também será necessário haver mais maneiras de armazená-lo e movê-lo.
Houve um grande aumento no número de patentes relacionadas ao armazenamento de hidrogênio puro, com registros aumentando em média 13% a cada ano entre 2001 e 2020.
E estão surgindo desenvolvimentos no armazenamento de hidrogênio, transformando-o em líquido , mas este é um processo tecnicamente complexo que envolve o resfriamento do gás abaixo de -250°C. Alterar a forma do hidrogênio dessa maneira também pode levar a perdas de energia, e há problemas a serem resolvidos em relação à durabilidade, custo e capacidade de ampliar esses sistemas, diz o relatório.
A UE está liderando o caminho no armazenamento de hidrogênio, com metade dos IPFs publicados em armazenamento líquido e 38% daqueles relacionados ao armazenamento de hidrogênio como gás.
Os EUA foram responsáveis por 26% das atividades de patenteamento relacionadas a redes e equipamentos de distribuição, mas tiveram uma baixa participação de IPFs para tecnologias de armazenamento.
Tendências Desiguais
Embora a direção geral das tecnologias de hidrogênio seja positiva, as tendências nos registros de patentes são desiguais, segundo o relatório da IEA e da EPO.
Ele destaca o risco de “uma incompatibilidade nas tecnologias de oferta e demanda”, dizendo que o aumento nos registros de patentes em torno da produção de hidrogênio precisa ser atendido com avanços em torno do uso do hidrogênio.
Ele diz que os governos precisam agir nessa área, dado seu papel fundamental em incentivar o setor privado a investir nessas áreas. “Existem cerca de 50 metas, mandatos e incentivos políticos em vigor hoje que apoiam diretamente o hidrogênio , com a maioria focada no transporte”, diz a IEA.
O relatório de patentes pede que os governos enviem sinais às empresas dos setores de ferro, aço e transporte marítimo sobre a necessidade de transição para combustíveis mais limpos, a fim de incentivar desenvolvimentos.
Relatório do Fórum Econômico Mundial O Net-Zero Industry Tracker também diz que há necessidade de “ações políticas decisivas para incentivar os players do aço a produzir com baixas emissões”. Isso ocorre porque será extremamente caro recalibrar a indústria dependente de carvão para mudar para a produção de aço verde feito com hidrogênio, com custos estimados em 25 a 50% mais altos.
No entanto, o custo de não empurrar o mundo para um uso mais amplo de hidrogênio provavelmente será muito maior do que o custo de manter o status quo. Como aponta o relatório da IEA e da EPO: “O hidrogênio produzido a partir de fontes de baixa emissão tem o potencial de reduzir a dependência de combustíveis fósseis em aplicações onde existem poucas outras alternativas”.
Fonte:
Traduzido para o Português pela Redação Sustentabilidades
Ian Shine
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