O combustível de hidrogênio é perigoso?

A explosão de Hindenburg em 6 de maio de 1937, em Lakehurst, New Jersey. Imagens AFP / Getty

Quando o dirigível Hindenburg se aproximou de sua doca em Lakehurst, N.J., em 6 de maio de 1937, o dirigível que mantinha o convés de passageiros no alto estava cheio de hidrogênio. Este elemento, o mais simples - e mais abundante - do universo, tem um próton com um único elétron girando em torno dele. O hidrogênio também pesa o menor de todos os elementos atomicamente. Ele pode ter um grande impacto, criando grandes quantidades de energia quando o oxigênio e uma fonte de ignição são introduzidos. Quando o Hindenburg explodiu, o mundo testemunhou o poder do hidrogênio.

Enquanto o Hindenburg atracava naquela noite de maio, a pele externa do dirigível foi exposta a uma faísca estática. Em questão de segundos, as chamas rasgaram a aeronave, reduzindo-a a uma bola de chamas e metal retorcido. Trinta e seis pessoas perderam a vida no desastre [fonte: Arquivos Nacionais]. E tão rápido quanto o Hindenburg queimou, o mesmo aconteceu com a opinião pública sobre o hidrogênio. Por muitas décadas após o desastre, o hidrogênio foi visto com ceticismo e até com alarme. Um "fator de medo do hidrogênio" foi desenvolvido em relação ao elemento [fonte: Edwards].

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Hoje, à medida que crescem as preocupações sobre uma possível diminuição do suprimento global de petróleo - e aumento das emissões de poluentes desse petróleo -, os pesquisadores de energia estão reconsiderando o hidrogênio como fonte de combustível. Certamente, é muito promissor: o hidrogênio emite pouco ou nenhum gás de efeito estufa (GEE). Seus principais subprodutos são o vapor d'água e o calor. O hidrogênio tem a maior produção de energia por peso do que qualquer combustível [fonte: CECA]. E é abundante; o hidrogênio pode ser produzido por uma série de fontes, desde o gás natural até a própria água.

Mas a questão ainda permanece: o combustível de hidrogênio é uma fonte segura de energia para nossos carros? Como o hidrogênio pode ser usado como combustível? Há uma introdução rápida na próxima página.

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Uma técnica para extrair hidrogênio da água, pioneira na Universidade de New South Wales, na Austrália, é demonstrada em 2005. O método usa energia solar para alimentar a reação. Ian Waldie / Getty Images

-O hidrogênio não é realmente uma fonte de energia - é um portador de energia [fonte: CECA]. O hidrogênio carrega a energia que é criada quando é produzido. É semelhante à eletricidade: não podemos queimar eletricidade (que é um transportador de energia), mas a eletricidade pode ser produzida queimando fontes de energia como gás natural ou petróleo. Então a eletricidade transporta essa energia para outros lugares, como as tomadas em sua casa.

Isso significa que o portador de energia deve receber a energia para transportar, falando grosseiramente. Portanto, devemos criar energia para produzir hidrogênio. Isso é muito mais fácil do que o método convencional de obtenção de nossa fonte primária de combustível, o óleo. Obter petróleo exige perfurar reservas, bombeá-lo do solo, refiná-lo e enviá-lo ao posto de gasolina. Usando hidrogênio como fonte de combustível, essencialmente podemos produzir nosso próprio combustível e eliminar todas essas etapas - e talvez o conflito geopolítico que o petróleo causa.

O hidrogênio é criado por meio de um processo conhecido como reformando. Certamente, podemos gerar hidrogênio como meio de transferência de energia pela queima de gás natural ou alguma outra fonte de combustível à base de carbono. Na verdade, a reforma do metano (separando o hidrogênio dos hidrocarbonetos pela queima de gás natural) é atualmente o método mais viável de produzir hidrogênio combustível. Mas, por meio desse método, estamos de volta à estaca zero, no que diz respeito às emissões de gases de efeito estufa (GEE). Embora o processo de transferência de energia do hidrogênio seja limpo, o processo de criação do hidrogênio ainda queimará combustível fóssil e emitirá GEEs.

Assim como existem maneiras mais limpas de produzir eletricidade (como a energia hidrelétrica), o hidrogênio também pode ser criado de forma limpa por meio da energia eólica ou solar - até mesmo por meio de micróbios que comem algas e produzem hidrogênio como resíduo [fonte: NREL]. Os pesquisadores estão avaliando esses métodos como formas confiáveis ​​de produzir hidrogênio sem queimar combustíveis fósseis. E outros estão descobrindo a melhor maneira de usar esse hidrogênio produzido para alimentar seu carro.

-Engenheiros automotivos desenvolveram hidrogênio células de combustível. Essas células de combustível criam eletricidade para alimentar seu carro conversão eletroquímica. O elemento químico puro hidrogênio é dividido em próton e elétron, um processo que gera eletricidade. Quando se mistura com o oxigênio, o subproduto do processo é a água. Uma vez que uma célula de combustível não pode produzir eletricidade suficiente por conta própria para alimentar um carro, as células devem ser colocadas juntas para criar pilhas de células de combustível [fonte: Fuel Economy.gov]. Depois de juntar algumas pilhas, porém, seu carro pode avançar.

Um grande problema permanece, no entanto: armazenar o hidrogênio a bordo do seu veículo. Alguns métodos já estão em uso. O hidrogênio pode ser armazenado na forma de um gás altamente pressurizado ou de um líquido extremamente frio, como o hidrogênio criogênico. Isso funciona para armazenar hidrogênio nas bombas de combustível, mas não é prático para transportar combustível em seu carro. O hidrogênio líquido criogênico exigiria um sistema extra a bordo para manter o combustível frio. Isso aumentaria o peso, o que afeta a eficiência energética do veículo.

Os pesquisadores ainda estão investigando as melhores maneiras de armazenar e explorar o hidrogênio como fonte de combustível. Parte dessa pesquisa inclui dissipar os temores do público em relação ao combustível hidrogênio. A ciência pode ser capaz de decifrar o quebra-cabeça do combustível de hidrogênio, mas se os motoristas ainda se imaginam sendo queimados vivos em uma bola de fogo incandescente após uma dobragem de pára-lama, então quem compraria um carro movido a hidrogênio de qualquer maneira? Talvez a próxima página amenize suas preocupações.

O motor de um carro elétrico Ford com célula de combustível a hidrogênio. O automóvel esteve em exibição na conferência nacional da National Hydrogen Association de 2005. Joe Raedle / Getty Images

Em muitos casos, o hidrogênio é mais seguro do que o combustível que usamos atualmente para mover nossos carros. Os combustíveis à base de carbono tendem a se espalhar como líquidos (como você bem sabe, se alguma vez derramou gasolina em si mesmo na bomba). Quando queima, o combustível convencional produz cinzas quentes, criando calor radiante. Este não é o caso do hidrogênio. Em sua forma pura, o hidrogênio não queima carbono e não produz cinzas quentes e muito pouco calor radiante [fonte: RMI]. Além disso, quando o hidrogênio vaza, ele sobe rapidamente para a atmosfera, portanto, tem menos tempo para queimar [fonte: Princeton].

E o Hindenburg? Tanto os defensores quanto os oponentes do combustível hidrogênio se agarraram ao dirigível malfadado em seu debate. Enquanto os oponentes apontam para isso como uma história de advertência, os proponentes veem isso como uma exoneração para o hidrogênio.

Embora o hidrogênio a bordo do Hindenburg certamente tenha queimado com uma força incrível, não foi o hidrogênio que criou o desastre - foi o pó de alumínio. Para refletir a luz do sol, a pele de Hindenburg foi coberta por esse pó, uma forma equivalente ao combustível de foguete [fonte: RMI]. E o tecido de algodão que formava a pele do dirigível era impermeabilizado com acetato altamente inflamável [fonte: ABC]. Os proponentes do hidrogênio também apontam que as chamas no desastre de Hindenburg queimaram para cima e não para fora porque o elemento é muito leve. Isso deixou os passageiros do porta-aviões relativamente intocados pelas chamas. Trinta e cinco das 36 mortes em Hindenburg foram o resultado de passageiros que saltaram da aeronave; todos os que permaneceram a bordo sobreviveram [fonte: RMI].

O desafio apresentado pelo armazenamento de hidrogênio combustível é encontrar maneiras de criar tanques de armazenamento que não venham a ser uma advertência contra o hidrogênio para as gerações futuras. Em outras palavras, o que seria o melhor tanque de armazenamento para evitar que o hidrogênio explodisse em um acidente de carro?

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Tanques de aço são uma possibilidade. Eles são fortes o suficiente para servir como transportadores confiáveis ​​de gás hidrogênio em automóveis. Se ocorrer um acidente, um tanque de aço provavelmente será capaz de resistir a um impacto sem perfurar ou romper. Um problema com o aço, entretanto, é que o hidrogênio é muito leve e, portanto, menos denso do que a gasolina. Qualquer tanque que contenha combustível de hidrogênio pressurizado teria que ser muito maior do que o tanque de gasolina convencional do seu carro. Um tanque de aço seria muito pesado e reduziria a eficiência energética.

Os materiais compostos parecem oferecer ainda mais promessa do que o aço. Tanques feitos de polietileno são leves, podem ser moldados para caber em um carro e são projetados para pó -- absorver a energia de um impacto, reduzindo o tanque a pó e aparentemente liberando o hidrogênio com segurança na atmosfera [fonte: Princeton].

O hidrogênio pode ser armazenado em materiais que podem conter o elemento e liberá-lo quando necessário. Alguns tipos de metal, como hidreto de metal, pode capturar moléculas de hidrogênio dentro de sua estrutura composicional. Aqui, o hidrogênio é armazenado com segurança e liberado quando o metal é aquecido. O que torna essa tecnologia ainda mais atraente é que o calor necessário para a liberação das moléculas de hidrogênio de seus tanques de metal pode vir do calor residual produzido por uma célula de combustível de hidrogênio [fonte: DOE].

Não parece que o "fator de medo do hidrogênio" esteja fazendo muito para dissuadir a pesquisa contínua sobre sua viabilidade como fonte de combustível. E se o petróleo realmente está acabando, podemos ter que deixar de lado esses medos de uma vez por todas.

Para obter mais informações sobre combustível de hidrogênio e outros tópicos relacionados, visite a próxima página.

Artigos relacionados

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• Como funciona a economia do hidrogênio
• Como funcionam as células de combustível
• Como funcionam os dirigíveis
• Como funcionam os carros elétricos
• Combustivel alternativo

Mais ótimos links

• Página inicial de Eficiência Energética e Energia Renovável do DOE dos EUA (EERE)
• Rocky Mountain Institute
• Transmissão de rádio de desastre de Hindenburg nos Arquivos Nacionais

Fontes

• Edwards, Peter P. "Nosso medo das estações de combustível de hidrogênio." Os tempos. 21 de abril de 2008. http://www.timesonline.co.uk/tol/comment/letters/article3784369.ece
• Kruszelnicki, Karl S. "Hindenburg and hidrogênio." Australian Broadcasting Company. 2004. http://www.abc.net.au/science/k2/moments/s1052864.htm
• Murphy, cristão. "Diferenciando fontes de energia e transportadoras." Consumer Energy Council of America. 30 de julho de 2003. http://www.cecarf.org/Programs/Fuels/SourcesCarriers.html
• "Veículos de célula de combustível." Comissão de Energia da Califórnia. http://www.consumerenergycenter.org/transportation/fuelcell/index.html
• "Armazenamento de combustível." Princton University. http://www.princeton.edu/~chm333/2002/spring/FuelCells/H_storage.shtml
• "Como funcionam: células de combustível PEM." Fuel Economy.gov. http://www.fueleconomy.gov/feg/fcv_PEM.shtml
• "Fatos sobre hidrogênio." Consumer Energy Council of America. 2003. http://www.cecarf.org/Programs/Fuels/Fuelfacts/HydrogenFacts.html
• "Produção e distribuição de hidrogênio." Laboratório Nacional de Energia Renovável. 1 de junho de 2007. http://www.nrel.gov/hydrogen/proj_production_delivery.html
• "O hidrogênio é perigoso?" Rocky Mountain Institute. http://www.rmi.org/sitepages/pid205.php
• "Hidretos metálicos." Departamento de Energia dos EUA. 6 de novembro de 2006. http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/storage/metal_hydrides.html
• "Cenas do inferno: Herb Morrison - desastre de Hindenburg, 1937." Arquivos Nacionais. http://www.archives.gov/exhibits/eyewitness/html.php?section=5