Compare, com equações químicas balanceadas e cálculo numérico, as emissões de CO2 por kg de H2 produzido por…

Questão

Compare, com equações químicas balanceadas e cálculo numérico, as emissões de CO2 por kg de H2 produzido por (A) eletrólise da água (2 H2O ? 2 H2 + O2) alimentada por eletricidade renovável e (B) reforma a vapor do metano seguida por deslocamento de água, representada globalmente por CH4 + 2 H2O ? CO2 + 4 H2. Conclua qual rota é mais sustentável e quantifique a diferença de CO2 (kg CO2 por kg H2).

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Equações: eletrólise: 2 H2O ? 2 H2 + O2 (sem CO2 direto se eletricidade renovável). Reforma + shift: CH4 + 2 H2O ? CO2 + 4 H2. Produção: 1 kg H2 = 1000 g / 2,00 g·mol?¹ = 500 mol H2. Pela reforma, razão mol CO2/mol H2 = 1/4 = 0,25; moles CO2 gerados = 0,25·500 = 125 mol CO2. Massa CO2 =125·44,01 = 5.501 g ˜ 5,50 kg CO2 por kg H2. Pela eletrólise com eletricidade renovável, emissões diretas de CO2 = 0 kg CO2 por kg H2. Diferença: 5,50 kg CO2/kg H2 a favor da eletrólise renovável. Conclusão: a rota por eletrólise alimentada por renováveis é mais sustentável em emissões diretas de CO2; análise completa deve considerar a intensidade de carbono da eletricidade e perdas energéticas no processo industrial.

Explicação

1) Escreva as equações balanceadas. 2) Calcule mols H2 em 1 kg (1000/2). 3) Use razão mol CO2/mol H2 =1/4 ? moles CO2 =0,25·500=125. 4) Converta para massa (125·44,01˜5,50 kg). 5) Compare com 0 kg da eletrólise renovável.

Raio-X da questão

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