A produção de cimento permanece entre os processos mais difíceis de alcançar a descarbonização industrial. O setor lida com uma barreira dupla: a necessidade de calor extremo e as emissões de processo [1, 2]. Na produção do clínquer, a raiz do problema é mais clara. Cerca de dois terços do dióxido de carbono (CO₂) emitido na planta vêm da calcinação do calcário, e o terço restante compõe, principalmente, a combustão necessária para aquecer o sistema [2]. Não por acaso, o setor é responsável por cerca de 7% a 8% das emissões globais de CO2[2]. Nesse contexto, o hidrogênio (H₂) interessa porque pode atacar a parcela energética do problema, mas não elimina sozinho o núcleo das emissões do processo [1][3].
Motivação, problemática e objetivo
A pergunta que realmente importa não é se o hidrogênio serve para o cimento, mas como ele entra na operação, quanto valor ele gera de fato e sob quais condições técnicas e econômicas a conta fecha [3][4]. No setor de cimento, trocar o combustível sem dominar variáveis como queimador, perfil de chama, transferência de calor e óxidos de nitrogênio (NOx), ou ignorar questões de retrofit, segurança e custo total, é o caminho mais rápido para chegar a decisões desfavoráveis [3][4]. O objetivo aqui é separar o que já é aplicação plausível do que ainda é promessa: mostrar em quais cenários o H₂ faz sentido, em quais não faz, e por que soluções de combustão assistida, como o H2R da Protium Dynamics e a UC3 da UTIS, ganharam mais espaço nessa discussão [3, 4].
O que o hidrogênio resolve e o que ele não consegue
No cimento, o H₂ ataca as emissões atreladas ao combustível, mas não resolve a totalidade do problema [1, 2]. A lógica operacional é rígida: enquanto a calcinação responde por cerca de dois terços das emissões no site, a troca de combustível atua apenas sobre o terço energético [2]. Mesmo em cenários onde a energia operacional ultrapassa 35% do CO₂ total da produção, como destacam estudos recentes em ambiente industrial, isso ainda não transforma o hidrogênio em uma solução única [5]. Para uma descarbonização profunda, ele precisa ser analisado ao lado da redução do fator clínquer, uso de combustíveis alternativos, eficiência térmica e elétrica e, em muitos casos, da captura e armazenamento de carbono (CCS — Carbon Capture and Storage) [1].
No forno, a física importa mais que a narrativa
Em fornos de clínquer, o combustível não entrega apenas energia; ele define forma de chama, radiação, mistura com ar e estabilidade térmica do sistema [3, 4]. A revisão de Plaza, Martínez e Rubiera é direta ao apontar que chamas de H₂ têm baixa emissividade relativa e, por isso, não são adequadas para fabricação de clínquer em fornos convencionais sem adaptações [3]. Em paralelo, estudos com queimador rotativo de forno mostram que razão de mistura de H2, geometria do queimador e vazão de ar alteram o comportamento da combustão e as emissões [4]. Em linguagem prática: o H2 não é drop-in universal para qualquer forno existente [3, 4].
O que as plantas piloto já mostram
As plantas piloto mais conhecidas ajudaram a tirar o tema do campo puramente conceitual. Em Ribblesdale, no Reino Unido, a Heidelberg Materials operou um forno de cimento com mistura de combustível de emissão líquida zero usando H₂ e estimou que, se a solução fosse aplicada a todo o sistema de forno da unidade, quase 180 mil toneladas de CO₂ por ano poderiam ser evitadas em comparação com o uso tradicional de carvão [6]. Em paralelo, a pesquisa sobre clínquer produzido com mistura de hidrogênio e biocombustíveis já avançou para analisar caracterização, microestrutura e desempenho do material em escala industrial, o que eleva o debate para além da hipótese laboratorial [5].
Outra linha de aplicação relevante é a da UC3, da UTIS. Segundo a empresa, trata-se de uma solução contêinerizada, plug and play, baseada em eletrólise com Membrana de Troca Protônica (PEM), que gera e injeta quantidades controladas de H₂ e oxigênio (O₂) na corrente de combustão para otimizar o processo com poucas modificações na instalação existente [7]. Também segundo a UTIS, a tecnologia já estava presente em 27 países e somava 124 projetos operacionais no setor de cimento em 2023 [8]. Como parte importante dessa base ainda vem de fontes corporativas do fornecedor e de clientes, a leitura técnica correta não é tratar esses números como prova definitiva de replicabilidade, mas como evidência de tração internacional que precisa ser validada caso a caso [7, 8].
Há, ainda assim, exemplos concretos que merecem atenção. A Argos reportou em Honduras resultados positivos com injeção de hidrogênio no forno de Piedras Azules, associando a iniciativa ao aumento da produção de clínquer e à redução do consumo calórico e de petcoque [9]. No Egito, a Arabian Cement adotou a UC3 em Ain Sokhna em 2024 [10] e, em 2026, a UTIS informou a expansão da tecnologia para cobrir toda a capacidade de produção de clínquer da planta após os resultados obtidos na primeira linha [11]. Tomados em conjunto, esses casos sugerem que o avanço mais concreto do H₂ no cimento hoje ocorre menos por substituição maciça do combustível principal e mais por integração progressiva via otimização da combustão [7, 9, 10, 11].
Quando a conta começa a fechar
Em números, a conta do hidrogênio no cimento continua difícil quando a proposta é substituir parcela elevada do combustível térmico por H₂ entregue de fora da planta. Nessa rota, pesam o custo do hidrogênio inserido no queimador, compressão, armazenamento, redundância de suprimento e retrofit de combustão [1,3]. A International Energy Agency (IEA) projeta que, no cenário líquido zero, a participação dos combustíveis de baixa emissão no uso térmico do cimento sobe de 5% para 30% até 2030, mas o hidrogênio ainda aparece com 1% em 2030 e 9% em 2050 [1]. Isso mostra que o vetor é relevante, mas seletivo [1].
É exatamente nesse ponto que soluções como o H2R da Protium Dynamics podem colaborar para fechar a conta antes de projetos de substituição térmica profunda. Como a proposta é enriquecer a combustão com quantidades controladas de H₂ e O₂ gerados no local, a demanda absoluta de hidrogênio tende a ser menor, e a necessidade de grandes mudanças estruturais pode cair [7, 11]. Ainda assim, a viabilidade continua dependendo de eletricidade, água, regime operacional do forno, preço do combustível deslocado, ganho real de consumo específico de calor e estabilidade da linha [7, 12]. Em cenários mais integrados, a eletrólise pode ganhar atratividade adicional quando o O2 coproduzido também encontra uso industrial, inclusive em arranjos com oxicombustão e CCS [12].
O contexto brasileiro muda a análise
No Brasil, o ponto de partida é um parque cimenteiro relativamente moderno. A EPE registra que mais de 99% da produção nacional já ocorre em fornos via seca, cerca de 40% do parque tem menos de 15 anos, mais de 70% dos fornos contam com torres de pré-aquecimento de 4 a 6 estágios e pré-calcinadores, e 80% usam resfriadores de grelha [13]. Ao mesmo tempo, o coque de petróleo segue como principal fonte energética do setor, enquanto o coprocessamento de resíduos alcançou 19% do consumo energético em 2022 [13]. Isso significa que, no Brasil, o H2 entra numa base que já é relativamente eficiente e que já avançou em combustíveis alternativos; portanto, precisa competir com rotas de abatimento que, em muitos casos, já estão maduras [13].
Ainda assim, o caso brasileiro já saiu da teoria. A CSN informa que a aplicação da UC3 em Arcos (MG) reduziu em cerca de 5% as emissões de CO₂ por tonelada de clínquer, além de diminuir o uso de coque de petróleo e o consumo de eletricidade, com aumento de produtividade do forno [14]. A CSN também registra o uso de hidrogênio na unidade Arcos, com aproveitamento do O₂ coproduzido na eletrólise, e informa que o projeto foi expandido para testes em Alhandra (PB) em 2023 [15]. No plano regulatório, o ambiente também avançou: o marco legal do hidrogênio de baixo carbono foi estabelecido pela Lei nº 14.948/2024, e o MME destaca instrumentos como o Rehidro, o Programa de Desenvolvimento do Hidrogênio de Baixo Carbono (PHBC) e a chamada pública para hubs de hidrogênio [16]. Em resumo, o Brasil já tem base industrial e regulatória suficiente para discutir projetos sérios de H2 no cimento — mas não para dispensar engenharia detalhada [14,15, 16].
Como a Protium contribui
Na ausência de um case público específico para o setor de cimento, a contribuição mais relevante da Protium é a aplicação de sua lógica operacional em duas frentes complementares. A primeira foca em geração sob demanda e uso aditivo. Através do sistema H2R, a empresa entrega eletrólise controlada com monitoramento de emissões e arquitetura de segurança robusta — solução já consolidada em aplicações industriais, ferroviárias e navais.A segunda frente foca em plantas dedicadas de maior escala. A Protium fornece sistemas PEM (0,5 a 500 Nm3/h) em formatos modulares ou personalizados, projetados para suportar processos de alta temperatura, como o das cimenteiras . Além do fornecimento de tecnologia, a atuação abrange o ciclo completo de engenharia, suprimentos e integração térmica.
Na prática, isso significa que a Protium pode apoiar o cliente em duas perguntas que realmente importam. A primeira é se faz mais sentido começar por enriquecimento de combustão com baixo consumo incremental de H₂ ou por uma planta dedicada de maior escala. A segunda é se o ativo está pronto para isso do ponto de vista de queimador, balanço térmico, suprimento, segurança, intertravamentos, áreas classificadas e conformidade normativa [17]. Em outras palavras: antes de decidir pelo uso do H₂ é preciso decidir pela arquitetura de projeto.
Para a Protium, o erro mais comum é analisar o H₂ apenas pelo custo por quilograma. Em projeto industrial, a decisão depende do custo útil por unidade de calor entregue, do fator de capacidade da planta, do impacto em manutenção e disponibilidade, da necessidade de redundância de suprimento, da eventual valorização do oxigênio coproduto, da compatibilidade com futuros projetos de captura e da trajetória regulatória do cliente. Em outras palavras, a pergunta não é “quanto custa o H₂?”, mas “qual problema ele resolve, em qual ativo, com qual arquitetura e comparado a quê?”. Essa é a diferença entre estudo exploratório e tese de investimento.
Conclusão
No cimento, o hidrogênio não é atalho. Ele só faz sentido quando resolve um problema concreto de combustão, com integração compatível com o forno, segurança adequada e uma conta econômica sustentada por dados de operação. Os pilotos clássicos e os casos de combustão assistida mostram que a rota mais promissora, hoje, parece ser a da integração progressiva — sobretudo por enriquecimento da combustão — e não a substituição total imediata do combustível principal. No Brasil, essa conversa já ficou mais objetiva porque há ativos modernos, casos industriais iniciais e um marco regulatório que começa a reduzir incertezas.
Para quem está avaliando esse tema com seriedade, o próximo passo não é “comprar hidrogênio”, é medir, modelar e comparar rotas. Um estudo ou um teste piloto bem feito pode mostrar se o H₂ deve entrar agora, depois, em mistura, em nichos térmicos específicos ou se outra alternativa entrega mais redução de emissões por real investido. É exatamente esse tipo de decisão que a Protium pode ajudar a estruturar com profundidade técnica e foco em implementação real.
Referências
[1] INTERNATIONAL ENERGY AGENCY (IEA). Cement. Paris: IEA, 2023. Acesso em: 26 mar. 2026.
[2] CORMOS, Calin-Cristian. Decarbonization options for cement production process: a techno-economic and environmental evaluation. Fuel, v. 320, 123907, 2022. DOI: 10.1016/j.fuel.2022.123907.
[3] PLAZA, Marta G.; MARTÍNEZ, Sergio; RUBIERA, Fernando. CO2 capture, use, and storage in the cement industry: state of the art and expectations. Energies, v. 13, n. 21, 5692, 2020. DOI: 10.3390/en13215692.
[4] WANG, Yuangang; SOHN, Chae Hoon; KIM, Jong-Young. Effects of hydrogen blending on combustion and pollutant emission of propane/air in a model furnace with a rotary kiln burner. Thermal Science and Engineering Progress, v. 47, 102330, 2024. DOI: 10.1016/j.tsep.2023.102330.
[5] ADU-AMANKWAH, Samuel et al. Mixed hydrogen and biofuels cement clinker: characterisation, microstructure, and performance. Cement and Concrete Composites, v. 155, 105814, 2025. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2024.105814.
[6] HEIDELBERG MATERIALS UK. World first net zero fuel trial success at Ribblesdale. [S.l.]: Heidelberg Materials UK, 2021. Acesso em: 26 mar. 2026.
[7] ULTIMATE TECHNOLOGY TO INDUSTRIAL SAVINGS (UTIS). UC3 – Ultimate Cell® Continuous Combustion. Cascais: UTIS, [s.d.]. Acesso em: 26 mar. 2026.
[8] ULTIMATE TECHNOLOGY TO INDUSTRIAL SAVINGS (UTIS). UTIS, creating value and technology towards decarbonisation, opened a subsidiary in Brazil. Cascais: UTIS, 2023. Acesso em: 26 mar. 2026.
[9] ARGOS. Argos implements an innovative hydrogen injection process at its Honduran oven for a more sustainable operation. Medellín: Argos, 2022. Acesso em: 26 mar. 2026.
[10] CEMNET. Arabian Cement introduces hydrogen fuel at Ain Sokhna. Bury St Edmunds: CemNet, 2024. Acesso em: 26 mar. 2026.
[11] ULTIMATE TECHNOLOGY TO INDUSTRIAL SAVINGS (UTIS). Arabian Cement Company extend UC3® hydrogen technology across its full production capacity. Cascais: UTIS, 2026. Acesso em: 26 mar. 2026.
[12] NHUCHHEN, Daya R.; SIT, Song P.; LAYZELL, David B. Decarbonization of cement production in a hydrogen economy. Applied Energy, v. 317, 119180, 2022. DOI: 10.1016/j.apenergy.2022.119180.
[13] EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA (EPE). Atlas da Eficiência Energética – Brasil 2023. Rio de Janeiro: EPE, 2024.
[14] COMPANHIA SIDERÚRGICA NACIONAL (CSN). UTIS moves forward with innovative initiative for decarbonization in the steel industry. Rio de Janeiro: CSN ESG, 2024. Acesso em: 26 mar. 2026.
[15] CONFEDERAÇÃO NACIONAL DA INDÚSTRIA (CNI). Hidrogênio sustentável: perspectivas para o desenvolvimento e potencial para a indústria brasileira: versão 2024. 2. ed. Brasília: CNI, 2024.
[16] BRASIL. Ministério de Minas e Energia. Legal framework for low-carbon hydrogen. Brasília, DF: MME, 2025. Acesso em: 26 mar. 2026.
[17] INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO). ISO/TS 15916:2026: Hydrogen technologies — Basic considerations for the safety of hydrogen systems. Geneva: ISO, 2026.
Sami Massalami Mohammed Elmassalami Ayad atua como eng. Desenvolvedor Sênior na Protium Dynamics. Doutor em Eng. Mecânica pela UFRJ. Desenvolve atividades em pesquisa e desenvolvimento de soluções energéticas com foco em hidrogênio e otimização de sistemas térmicos.
