Química

Hidrogênio: Energia alternativa do futuro?

Júlio César de Carvalho

A possibilidade de uso do hidrogênio como combustível é promissora, mas ainda não resolve o problema de substituir o petróleo como fonte de energia. Você já deve ter ouvido algumas vezes, nos últimos anos, que o hidrogênio é tido como o "combustível do futuro", ou até o termo "economia do hidrogênio", isto é, uma cadeia energética baseada em H2 e não em petróleo. Mas por que o hidrogênio?

A principal razão é que a queima de hidrogênio libera muita energia (242kJ/mol, ou 121kJ/g) e tem como subproduto a água:

É difícil imaginar algo mais distante de um poluente do que a água. Nessa reação, o subproduto poderia, em princípio, ser descartado sem maiores preocupações!

Queima de hidrogênio

A queima de hidrogênio (H2) pode ser feita de forma idêntica à de outros combustíveis, como GLP (gás liquefeito de petróleo) ou gás natural. A chama da queima do hidrogênio chega a 2.400oC, um pouco mais do que se obtém na queima de gás natural ou gasolina. Ele também pode ser usado em pilhas de combustível. É abundante - na verdade, é o elemento mais abundante no universo, embora na Terra não chegue a 0,88% em peso.

Ainda assim, o hidrogênio representa o terceiro elemento em número de átomos, com 15,4%. Pode ser obtido da própria água, que é abundante, e um quilo de água seria capaz de fornecer 111g de hidrogênio gasoso, o que dá por combustão a mesma energia que 0,4 litro de gasolina ou 0,63 litro de álcool anidro. Tudo somado, esse parece ser um excelente negócio!

Fontes e vetores energéticos

Mas o hidrogênio seria obtido de onde? Repare que esse elemento praticamente não existe livre na natureza, de forma que o gás hidrogênio é antes um vetor energético do que uma fonte. O petróleo também é um vetor - isto é, um material no qual se acumulou outro tipo de energia, nesse caso a solar.

No petróleo, a energia foi armazenada, através da fotossíntese, em biomoléculas que resultaram, após milênios comprimidas sob pesadas camadas de rochas, em uma mistura de hidrocarbonetos. Aliás, se traçarmos a origem da energia da maioria das "fontes", incluindo carvão, gás natural e até a energia hidrelétrica, vamos encontrar o Sol.

Voltando ao hidrogênio, podemos então continuar a chamá-lo de fonte de energia, lembrando, porém, que permanece a pergunta: como obtê-lo? E, aliás, porque é que o hidrogênio da natureza não serve como fonte de energia?

H+ não serve...

Ocorre que o hidrogênio da natureza está virtualmente todo na forma H+, que tem o mesmo valor, como combustível, que ferrugem ou cinza de papel, isto é, nenhum...

Dizemos que o hidrogênio está na forma oxidada e, como a água, já é um produto da oxidação do hidrogênio. Reagentes que tenham H+1 não servem. Você pode se perguntar: "Mas e os combustíveis como o álcool (C2H6O) e os hidrocarbonetos, não têm todos H+1? Como assim, não servem?" Acontece que nesses combustíveis quem está na forma reduzida e pode liberar energia na oxidação é o carbono. O hidrogênio é só um acompanhante...

Portanto, na base de uma economia do hidrogênio está a obtenção desse elemento em formas reduzidas (0 ou até -1), essas sim capazes de fornecer energia através de reações como a combustão. E para obter esse H2 é necessário "investir" energia de outro tipo, por exemplo, a elétrica.

Considerando perdas de energia no processo, a reação a seguir, a eletrólise, consome mais de 16MJ (megajoules) por quilograma de água:

Para comparação da quantidade de energia armazenada, considere que um chuveiro elétrico de 5kW gastaria essa mesma energia em 8 horas!

O futuro do hidrogênio

Podemos concluir que o H2 é promissor, mas não resolve o problema de uma fonte "real" de energia. E essa é só metade da história, porque ainda há a questão de como armazenar e transportar essa substância de forma segura. O H2 é um gás que só pode ser liquefeito a temperaturas baixas e pressões relativamente altas, além de ser facilmente inflamável.

Como se vê, ainda há muitos problemas interessantes a resolver. Alguém se habilita?

Júlio César de Carvalho é engenheiro químico e professor do curso de engenharia de bioprocessos e biotecnologia da Universidade Federal do Paraná (UFPR).

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