Comparative life cycle assessment of hydrogen production methods: eucalyptus biomass gasification vs natural gas steam reforming in brazilian conditions
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Universidade Federal de Lavras
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Escola de Engenharia - EENG
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais- FAPEMIG
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extensão
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
O hidrogênio está cada vez mais reconhecido como uma alternativa promissora ao combustíveis convencionais, oferecendo um potencial significativo para impulsionar a transição energética e reduzir as emissões de carbono. No entanto, a maior parte da produção de hidrogênio (H2) ainda depende de fontes fósseis, destacando a necessidade urgente de explorar alternativas mais sustentáveis. Entre essas, a produção de hidrogênio por meio da gaseificação de biomassa, particularmente do eucalipto, tem ganhado atenção considerável. Para avaliar os impactos ambientais dessa abordagem, foi realizada uma avaliação do ciclo de vida (ACV), comparando-a ao método mais comum, a reforma a vapor de metano (SMR) do gás natural, em condições brasileiras. O estudo analisou três cenários distintos para fornecer uma análise abrangente do desempenho ambiental dessas tecnologias. i) SMR de gás natural, ii) SMR-CCS - SMR integrado com captura e armazenamento de carbono (CCS) e iii) Gaseificação-WGS - gaseificação de eucalipto acoplada à reação de deslocamento de água-gás. Usando o método de ReCipe Midpoint (H), foram selecionadas nove categorias de impacto, com o aquecimento global (GW) identificado como o mais crítico. Os resultados revelaram que SMR e SMR-CCS produzem 10,1 kg e 6,53 kg de emissões de CO2 equivalente, respectivamente, enquanto o cenário de gaseificação-WGS emite apenas 1,23 kg de CO2 equivalente, reduzindo as emissões em aproximadamente 89% em comparação com SMR. Apesar de seu menor impacto de GW, o cenário SMR-CCS mostrou maiores impactos em outras categorias, enquanto o cenário de gaseificação-WGS teve aumento da eutrofização devido ao escoamento de nutrientes do cultivo de eucalipto. Essas descobertas ressaltam a importância de avaliar as vias de produção de hidrogênio de forma abrangente para garantir sua sustentabilidade e viabilidade ambiental. A gaseificação de biomassa, apoiada por tecnologias de captura de CO2 pela fotossíntese, demonstra potencial significativo como um vetor de energia limpa no cenário de descarbonização.
Abstract
Hydrogen is increasingly recognized as a promising alternative to conventional fuels, offering significant potential to drive the energy transition and reduce carbon emissions. However, the majority of hydrogen (H2) production still depends on fossil fuel sources, highlighting the urgent need to explore more sustainable alternatives. Among these, hydrogen production through the gasification of biomass, particularly eucalyptus, has garnered considerable attention. To evaluate the environmental impacts of this approach, a life cycle assessment (LCA) was conducted, comparing it to the most common method, steam methane reforming (SMR) of natural gas, under Brazilian conditions. The study assessed three distinct scenarios to provide a comprehensive analysis of their environmental performance. i) SMR of natural gas, ii) SMR-CCS - SMR integrated with carbon capture and storage (CCS), and iii) Gasification-WGS - eucalyptus gasification coupled with the water-gas shift reaction. Using ReCiPe's midpoint (H) method, nine key impact categories were analyzed, with global warming (GW) identified as the most critical. Results revealed that SMR and SMR-CCS produce 17.5 kg and 10.5 kg of CO2 equivalent emissions, respectively, while the Gasification-WGS scenario emits only 1.84 kg of CO2 equivalent, reducing emissions by approximately 89% compared to SMR. Despite its lower GW impact, the SMR-CCS scenario showed higher impacts in other categories, whereas the Gasification-WGS scenario had increased eutrophication due to nutrient runoff from eucalyptus cultivation. These findings underscore the importance of assessing hydrogen production pathways comprehensively to ensure their sustainability and environmental viability. Biomass gasification, supported by photosynthesis and CCS
technologies, demonstrates significant potential as a clean energy vector in the decarbonization scenario.
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Arquivo retido, a pedido do autor, até março de 2026.
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OUANA, Samuel Alberto. Comparative life cycle assessment of hydrogen production methods: eucalyptus biomass gasification vs natural gas. 86 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.