Todas as manhãs em uma instalação de trânsito em Canton, Ohio, mais de uma dúzia de ônibus param em um posto de abastecimento antes de seguirem para suas rotas nesta cidade ao sul de Cleveland.
Os ônibus – fabricados pela El Dorado National e de propriedade da Stark Area Regional Transit Authority – se parecem com qualquer outro. No entanto, coletivamente, eles refletem a vanguarda de uma tecnologia que pode desempenhar um papel fundamental na produção de transporte intermunicipal mais limpo. No lugar do diesel poluidor, um quarto dos ônibus da agência funciona com hidrogênio. Eles não emitem nada além de vapor de água inofensivo.

O hidrogênio, o elemento mais abundante no universo, é cada vez mais visto, juntamente com os veículos elétricos, como uma forma de diminuir o impacto ambientalmente destrutivo dos 1,2 bilhão de veículos do planeta, a maioria dos quais queima gasolina e diesel. Os fabricantes de caminhões grandes e veículos comerciais estão começando a adotar as tecnologias de células de combustível de hidrogênio como um caminho a seguir. Assim como os fabricantes de aviões, trens e veículos de passageiros.

O transporte é o maior contribuinte dos EUA para as mudanças climáticas, e é por isso que a energia do hidrogênio, a longo prazo, é vista como uma maneira potencialmente importante de ajudar a reduzir as emissões de carbono.

Para ter certeza, o hidrogênio continua longe de ser uma solução mágica. Por enquanto, o hidrogênio que é produzido globalmente a cada ano, principalmente para refinarias e fabricação de fertilizantes, é feito com gás natural ou carvão. Esse processo polui o ar, aquecendo o planeta em vez de salvá-lo. De fato, um novo estudo realizado por pesquisadores das universidades de Cornell e Stanford descobriu que a maior parte da produção de hidrogênio emite dióxido de carbono, o que significa que o transporte movido a hidrogênio ainda não pode ser considerado energia limpa.

No entanto, os defensores do transporte movido a hidrogênio dizem que, a longo prazo, a produção de hidrogênio está destinada a se tornar mais ambientalmente segura. Eles prevêem um uso crescente de eletricidade a partir da energia eólica e solar, que pode separar hidrogênio e oxigênio na água. À medida que essas formas renováveis ​​de energia ganham uso mais amplo, a produção de hidrogênio deve se tornar um processo mais limpo e menos caro.

Dentro de três anos, a General Motors, a Navistar e a empresa de caminhões J.B. Hunt planejam construir postos de abastecimento e operar caminhões a hidrogênio em várias rodovias dos EUA. Toyota, Kenworth e o Porto de Los Angeles começaram a testar caminhões de hidrogênio para transportar mercadorias de navios para armazéns.

A Volvo Trucks, a Daimler Trucks AG e outros fabricantes também anunciaram parcerias. As empresas esperam comercializar suas pesquisas, oferecendo caminhões com emissões zero que economizam dinheiro e atendem a regulamentações de poluição mais rígidas.

Na Alemanha, um trem movido a hidrogênio começou a operar em 2018, e mais estão chegando. A Airbus, com sede na França, a maior fabricante mundial de aviões, também está considerando o hidrogênio.

"Este é o mais próximo que eu já vi chegarmos a esse ponto de virada real", disse Shawn Litster, professor de engenharia mecânica da Universidade Carnegie Mellon, que estuda células de combustível de hidrogênio há quase duas décadas.

O hidrogênio tem sido uma matéria-prima para a produção de fertilizantes, aço, petróleo, concreto e produtos químicos. Ela também opera veículos há anos:cerca de 35.000 empilhadeiras nos Estados Unidos, cerca de 4% do total do país, são movidas a hidrogênio. Seu eventual uso em rodovias, para transportar cargas pesadas, poderia começar a substituir os poluidores que queimam diesel.

Ninguém sabe quando, ou mesmo se, o hidrogênio será adotado para uso generalizado. Craig Scott, chefe de tecnologia avançada da Toyota na América do Norte, diz que a empresa está talvez a dois anos de ter um caminhão a hidrogênio pronto para venda. A construção de mais postos de abastecimento será crucial para uma adoção generalizada.

Kirt Conrad, CEO of Canton's transit authority since 2009, says other transit systems have shown so much interest in the technology that SARTA takes its buses around the country for demonstrations. Canton's system, which bought its first three hydrogen buses in 2016, has since added 11. It's also built a fueling station. Two California transit systems, in Oakland and Riverside County, have hydrogen buses in their fleets.

"We've demonstrated that our buses are reliable and cost-efficient, and as a result, we're breaking down barriers that have slowed wider adoption of the technology," Conrad said.

The test at the Port of Los Angeles started in April, when the first of five semis with Toyota hydrogen powertrains began hauling freight to warehouses in Ontario, California, about 60 miles away. The $82.5 million public-private project eventually will have 10 semis.

Hydrogen fuel is included in President Joe Biden's plans to cut emissions in half by 2030. The infrastructure bill the Senate approved passed this week includes $9 billion for research to reduce the cost of making clean hydrogen, and for regional hydrogen manufacturing hubs.

The long-haul trucking industry appears to be the best bet for early adoption of hydrogen. Fuel cells, which convert hydrogen gas into electricity, provide a longer range than battery-electric trucks, fare better in cold weather and can be refueled much faster than electric batteries can be recharged. Proponents say the short refueling time for hydrogen vehicles gives them an edge over electric vehicles for use in taxis or delivery trucks, which are in constant use.

That advantage was important for London-based Green Tomato Cars, which uses 60 hydrogen fuel cell-powered Toyota Mirai cars in its 500-car zero emission fleet to transport corporate customers. Co-founder Jonny Goldstone said his drivers can travel over 300 miles (500 kilometers) on a tank and refuel in three minutes.

Because drivers' earnings depend on fares, Goldstone said, "if they have to spend 40, 50 minutes, an hour, two hours plugging a car in in in the middle of the working day, that for them is just not acceptable."

For now, Green Tomato is among the largest operators of hydrogen vehicles in what is still a tiny market in Europe, with about 2,000 fuel cell cars, garbage trucks and delivery vans on the roads.

About 7,500 hydrogen fuel cell cars are on the road in the U.S., mostly in California. Toyota, Honda and Hyundai produce the cars, which are priced thousands more than gasoline-powered vehicles. California has 45 public fueling stations, with more planned or under construction.

Unlike with buses and heavy trucks, experts say the future of passenger vehicles in the U.S. lies mainly with electric battery power, not hydrogen. Fully electric vehicles can travel farther than most people need to go on a relatively small battery.

And for now, hydrogen production is adding to rather than reducing pollution. The world produces about 75 million tons a year, most of it in a carbon emission-creating processes involving steam reformation of natural gas. China uses higher-polluting coal.

So-called "blue" hydrogen, made from natural gas, requires an additional step. Carbon dioxide emitted in the process is sent below the earth's surface for storage. The Cornell and Stanford study found that manufacturing blue hydrogen emitted 20% more carbon than burning natural gas or coal for heat.

That's why industry researchers are focused on electrolysis, which uses electricity to separate hydrogen and oxygen in water. Hydrogen mixes with oxygen in a vehicle's fuel cell to produce power. The amount of electricity generated by wind and solar is growing worldwide, making electrolysis cleaner and cheaper, said Joe Cargnelli, director of hydrogen technologies for Cummins, which makes electrolyzers and fuel cell power systems.

Currently, it costs more to make a hydrogen truck and produce the fuel than to put a diesel-powered truck on the road. Hydrogen costs about $13 per kilogram in California, and 1 kilogram can deliver slightly more energy than a gallon of diesel fuel. By contrast, diesel fuel is only about $3.25 per gallon in the U.S.

But experts say that disparity will narrow.

"As they scale up the technology for production, the hydrogen should come down," said Carnegie Mellon's Litster.

While a diesel semi can cost around $150,000 depending on how it's equipped, it's unclear how much fuel cell trucks would cost. Nikola, a startup electric and hydrogen fuel cell truck maker, estimated last year that it would receive about $235,000 for each hydrogen semi it sells.

Clean electricity might eventually be used to make and store hydrogen at a rail yard, where it could refuel locomotives and semis, all with zero emissions.

Cummins foresees the widespread use of hydrogen in the U.S. by 2030, sped by stricter diesel emissions regulations and government zero-emissions vehicle requirements. Already, Europe has set ambitious green hydrogen targets designed to accelerate its use.

"That's just going to blow the market open and kind of drive it," Cargnelli said. "Then you'll see other places like North America kind of follow suit."