Embora o hidrogênio seja o peso leve dos elementos químicos, ele tem um grande impacto quando se trata de seu papel na vida e de seu potencial como solução para alguns dos desafios do mundo. Ao celebrarmos o 150º aniversário da tabela periódica, parece razoável tirar o chapéu para isso, o primeiro elemento na mesa.

O hidrogênio é o elemento mais abundante do universo, mas não na Terra devido ao seu peso leve, o que permite que o gás simplesmente flutue para o espaço. O hidrogênio é essencial para a nossa vida - ele alimenta o sol, que converte centenas de milhões de toneladas de hidrogênio em hélio a cada segundo. E dois átomos de hidrogênio são ligados a um átomo de oxigênio para formar água. Essas duas coisas tornam nosso planeta habitável.

O hidrogênio não apenas permite que o sol aqueça a Terra e ajude a criar a água que sustenta a vida, mas este mais simples de todos os elementos também pode fornecer a chave para encontrar uma fonte de combustível limpo para abastecer o planeta.

Yin e yang do hidrogênio como fonte de energia

Como muitos outros elementos químicos, embora o hidrogênio tenha um valor imenso para nós, também tem um lado mais escuro. Por ser mais leve que o ar, faz as coisas flutuarem, é por isso que foi usado nos primeiros dirigíveis. Mas o hidrogênio é altamente explosivo, e em 1937 o dirigível alemão Hindenburg explodiu em sua tentativa de atracar com seu mastro de atracação após uma viagem transatlântica, matando 36 pessoas.

Primos do hidrogênio, deutério e trítio, chamado de hidrogênio pesado, têm sido usados ​​para fazer bombas de hidrogênio. Aqui, os átomos de hidrogênio pesado se fundem em um processo chamado fusão nuclear para fazer hélio, um pouco como a reação que ocorre no sol. A quantidade de energia produzida por este processo é maior do que qualquer outro processo conhecido - a área no centro da explosão é essencialmente vaporizada, gerando ondas de choque que destroem tudo em seu caminho. A luz branca brilhante produzida pode cegar pessoas a muitos quilômetros de distância. Também produz produtos radioativos que são transportados pelo ar e causam ampla contaminação do meio ambiente.

Domando a besta, Contudo, poderia ser a solução para os problemas de energia do futuro. Quando queimado de forma controlada, hidrogênio oferece o combustível mais limpo, produzindo apenas água como produto residual. Isso é revigorante quando comparado com um motor a gasolina que produz dióxido de carbono que induz as mudanças climáticas e uma série de outros gases nocivos. Quando armazenado sob alta pressão e temperatura muito baixa de -400 graus Fahrenheit, o hidrogênio existe como um líquido, e sua combustão com oxigênio é usada para lançar foguetes no espaço.

Contudo, um carro com um tanque de combustível de hidrogênio altamente explosivo para foguetes não parece uma aposta segura. Atualmente, há muitas pesquisas focadas em resolver o problema de armazenamento. Um grande número de cientistas está tentando desenvolver compostos químicos que retenham e liberem hidrogênio com segurança. Este é realmente um osso duro de roer e é algo que vai levar tempo e muitas mentes brilhantes para resolver.

O poder do hidrogênio

Os átomos de hidrogênio também dão a coisas como suco de limão e vinagre seu sabor ácido característico. Átomos de hidrogênio carregados positivamente, chamados prótons, tendo sido despojado de seu único elétron, flutuam nessas soluções e são os principais componentes dos ácidos. A química desses prótons também é responsável por conduzir a fotossíntese, o processo pelo qual as plantas transformam energia luminosa em energia química, e alimentando muitos processos no corpo humano.

Os prótons também são o principal componente das células de combustível. Em vez de queimar o hidrogênio, as células de combustível convertem-no em eletricidade e são vistas como o caminho do futuro. Eles fazem isso dividindo o gás hidrogênio em prótons e elétrons em um lado da célula de combustível. Os prótons carregados positivamente se movem para o outro lado da célula, deixando para trás os elétrons carregados negativamente. Isso cria um fluxo de eletricidade entre os lados da célula quando conectada a um circuito externo. Esta corrente pode alimentar um motor elétrico colocado neste circuito. Trens movidos a hidrogênio já estão em operação na Alemanha, e vários fabricantes internacionais de automóveis estão desenvolvendo carros movidos a células de combustível. Novamente, o único subproduto do processo é a água.

No futuro, Acho que veremos um uso crescente de hidrogênio como combustível. Para ser útil, existem dois desafios principais. Um grande problema é o armazenamento. Os engenheiros precisam descobrir como armazenar hidrogênio com segurança e começar a construir lugares onde as pessoas possam abastecer. Com rápidos avanços em química e engenharia, estações de hidrogênio podem começar a aparecer em breve, se tornando tão comum quanto os postos de gasolina são hoje. Esse tipo de infraestrutura vai ser essencial. Você não quer ficar sem combustível em uma viagem porque, ao contrário de um carro movido a gasolina, você não pode chamar um amigo para lhe trazer uma lata de hidrogênio.

O outro desafio é obter o próprio hidrogênio. Há muito pouco gás hidrogênio natural disponível para nós porque ele flutua para cima e para fora da atmosfera. Em vez de, tem que ser feito de alguma outra fonte e capturado.

No momento, a maior parte do hidrogênio do mundo é produzida a partir de madeira ou de combustíveis fósseis, como gás natural e petróleo. Isso anula o objetivo de ser uma fonte limpa de energia. A maior fonte de hidrogênio é a mais segura, líquido mais facilmente disponível na Terra:água. Se nós, químicos, pudermos encontrar maneiras de quebrar as moléculas de água para retirar os átomos de hidrogênio dela, isso seria um grande passo em frente.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.