O hidrogênio é o elemento mais abundante do universo e está presente na composição de diversas substâncias, como água, hidrocarbonetos (petróleo e gás natural) e biomassa. Sua produção pode ser realizada por diferentes rotas tecnológicas e fontes energéticas, conforme ilustrado na figura abaixo. Além disso, também ocorre naturalmente em reservatórios substerrâneos, sendo sua extração outra possibilidade de obtenção de hidrogênio. Isso permite o aproveitamento de uma ampla variedade de fontes, incluindo gás natural, carvão mineral, energia eólica, solar, bioenergia, nuclear e resíduos agroindustriais, muitas vezes distribuídas regionalmente.
Uma das principais formas de produção é a eletrólise da água, que utiliza eletricidade para converter água em hidrogênio. Quando essa eletricidade é proveniente de fontes renováveis (como solar, eólica ou hidráulica), o hidrogênio gerado possui baixo ou nenhum teor de carbono. As tecnologias mais utilizadas nesse processo são a eletrólise alcalina clássica e a de membrana polimérica eletrolítica (PEM – Polymer Electrolyte Membrane).
Outra rota possível são os ciclos termoquímicos, que também promovem a quebra da molécula de água para gerar hidrogênio. Esses processos requerem altas temperaturas e o uso de substâncias intermediárias regeneráveis. As principais fontes cogitadas para fornecer esse calor são a energia nuclear e a solar concentrada.
A biomassa e os biocombustíveis também podem ser convertidos em hidrogênio por meio de gaseificação, reforma ou processos biológicos. Devido ao menor conteúdo energético e maior umidade da biomassa, a gaseificação é mais complexa do que quando aplicada ao carvão mineral, mas é tecnicamente viável — como demonstrado pelos veículos movidos a gasogênio no passado. O gás de síntese gerado nesse processo contém hidrogênio e monóxido de carbono, exigindo uma etapa de separação para obtenção do hidrogênio puro.
A reforma de biocombustíveis é outra alternativa, com destaque para a reforma a vapor do etanol, tecnologia já bastante desenvolvida. Essa opção é especialmente relevante para o setor de transportes, pois contorna os desafios do armazenamento do hidrogênio. Entre os processos biológicos, a biodigestão pode gerar metano para ser reformado, como ocorre com o gás natural, ou ser controlada para evitar a metanogênese e liberar hidrogênio diretamente. Tanto a gaseificação quanto a reforma podem ser aplicadas também a fontes não renováveis que contenham hidrogênio.
Por fim, o hidrogênio pode ser encontrado em sua forma elementar na natureza, conhecido como hidrogênio natural. A viabilidade de sua extração comercial tem sido objeto de diversas pesquisas. Embora processos naturais como a radiólise da água, serpentinização e oxidação de minério de ferro possam gerar hidrogênio geológico, essa alternativa ainda é pouco explorada e debatida quanto ao seu potencial econômico.
No contexto brasileiro, a lei 14.948/2024 define o hidrogênio de baixa emissão de carbono como "hidrogênio combustível ou insumo industrial coletado ou obtido a partir de fontes diversas de processo de produção e que possua emissão de GEE, conforme análise de ciclo de vida, com valor inicial ou menor a 7 kg CO2eq/kgH2 (sete quilogramas de dióxido de carbono equivalente por quilograma de hidrogênio produzido)”.
