O elemento mais abundante no universo, o hidrogênio , também é uma fonte promissora de combustível “limpo” na Terra.
Seu nome origina-se das palavras gregas hidro (“água”) e genes (“forma”), e é responsável por mais de 90% de todos os átomos, o equivalente a três quartos da massa do universo, de acordo com o Laboratório Nacional Los Alamos (no Novo México, EUA).
O hidrogênio é fundamental para a vida e está presente em quase todas as moléculas de seres vivos, segundo a Sociedade Real Britânica de Química. Esse elemento também está presente nas estrelas e fornece energia ao universo por meio da reação próton-próton e do ciclo carbono-nitrogênio. Os processos de fusão do hidrogênio estelar liberam enormes quantidades de energia combinando átomos de hidrogênio para formar o hélio.
Robert Boyle produziu gás hidrogênio em 1671 enquanto fazia experimentos com ferro e ácidos, mas foi somente em 1766 que Henry Cavendish reconheceu-o como um elemento distinto , de acordo com o Laboratório Jefferson (na Virgínia, EUA). O elemento foi batizado como hidrogênio pelo químico francês Antoine Lavoisier.
O hidrogênio tem três isótopos comuns: o prótio, que é hidrogênio normal; Deutério, um isótopo estável descoberto em 1932 por Harold C. Urey; e trítio, um isótopo instável descoberto em 1934. A diferença entre os três isótopos está no número de nêutrons que cada um possui. O hidrogênio não tem nêutrons, o deutério tem um e o trítio tem dois, segundo o Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (na Califórnia, EUA). Deutério e trítio são usados como combustível em reatores de fusão nuclear.
O hidrogênio se combina com outros elementos para formar inúmeros compostos, incluindo alguns comuns, como água (H2O), amônia (NH3), metano (CH4), açúcar de mesa (C12H22O11), peróxido de hidrogênio (H2O2) e ácido clorídrico (HCl).
O hidrogênio é normalmente produzido aquecendo o gás natural com vapor para formar uma mistura de hidrogênio e monóxido de carbono chamada gás de síntese ou syngas, que é então separado para produzir hidrogênio.
O hidrogênio é usado para produzir amônia para fertilizantes, através de um processo chamado processo de Haber, no qual reage com o nitrogênio. Este elemento também é adicionado às gorduras e óleos, como o óleo de amendoim, através de um processo chamado hidrogenação. Outros exemplos do uso de hidrogênio incluem combustível de foguete, soldagem, produção de ácido clorídrico, redução de minerais metálicos e inflação de balão.
Pesquisadores têm trabalhado no desenvolvimento da tecnologia de célula a combustível de hidrogênio, que permite obter quantidades significativas de energia elétrica usando gás hidrogênio como fonte de energia não poluente que pode ser usada como combustível para carros e outros veículos.
O hidrogênio também é utilizado na indústria do vidro como atmosfera protetora para a produção de folhas finas de vidro, e na indústria eletrônica é utilizado no processo de fabricação de chips de silício.
Pesquisadores estudam hidrogênio com grande interesse há anos por causa de seu potencial como combustível limpo . “O hidrogênio é um vetor de energia que não contém carbono, então quando você o queima, você só produz água”, o que o torna um combustível limpo que não produz emissões, segundo Richard Chahine, diretor do Instituto de Pesquisa de Hidrogênio. a Universidade de Quebec (em Trois-Rivières, Canadá).
No entanto, há um grande problema com o hidrogênio como combustível: é mais caro que a gasolina . De fato, no ano passado, o vice-presidente sênior da Toyota, Bob Carter, anunciou que, segundo estimativas do Departamento de Energia, um tanque cheio de hidrogênio comprimido custaria inicialmente cerca de 50 euros, segundo a Ecomento.com.
Em geral, os custos associados à tecnologia de combustível de hidrogênio são “uma barreira difícil de superar porque, no momento, as pessoas prefeririam ter tecnologias melhores com os preços usuais”, disse Chahine à Live Science.
Outro problema com o combustível de hidrogênio é que o próprio processo de produção de hidrogênio não é realmente “limpo” ou livre de contaminação. “Hoje, a maior parte do hidrogênio produzido vem do gás natural”, através de um processo que gera dióxido de carbono (CO2), explicou Chahine.
Portanto, os pesquisadores têm procurado maneiras alternativas e mais ecológicas de produzir hidrogênio que, de maneira ideal, eliminem as emissões de CO2 do processo . No ano passado, por exemplo, cientistas do Laboratório Nacional Argonne, do Departamento de Energia dos Estados Unidos, desenvolveram um “nano-gerador de hidrogênio” de pequena escala, um dispositivo que produz hidrogênio puro usando luz e grafeno e sem queima de combustíveis fósseis. A versão atual deste gerador é realmente pequena, mas se for bem sucedida, pode aumentar e permitir que os cientistas produzam hidrogênio suficiente para abastecer carros e geradores .
Outra maneira de produzir hidrogênio, chamada de “decomposição biológica da água”, envolveria o uso de certos micróbios fotossintéticos que usam a energia da luz para produzir hidrogênio da água como parte de seus processos metabólicos, de acordo com o Laboratório Nacional de Energia Renovável ( NREL, por sua sigla em inglês) dos EUA, onde os pesquisadores estão atualmente estudando esse processo.
Outro método potencial para produzir hidrogênio envolve a fermentação de materiais renováveis de biomassa, de acordo com o NREL. Além disso, os pesquisadores deste laboratório têm trabalhado na conversão de resíduos agrícolas (como cascas de amendoim) e resíduos de consumo (como plásticos e gorduras residuais) em um produto líquido chamado bio-óleo (ou bio). -oil), cujos componentes podem ser separados em combustíveis, incluindo o hidrogênio. No entanto, a maneira mais limpa de produzir hidrogênio é através da decomposição da água em hidrogênio e oxigênio usando a luz solar, de acordo com o NREL.