Nas velhas aulas de química no ensino fundamental todos nós aprendemos que a molécula da água é formada por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio, o que resulta na fórmula H₂O. Um dos experimentos mais legais que lembro de ter feito naqueles tempos foi separar esses dois elementos por meio da eletrolise. Pesquise sobre isso – é muito legal! 

Nesse experimento, os gases resultantes da eletrólise ficavam presos em tubos de ensaio. No tubo onde se encontrava o oxigênio, o professor colocava um fósforo aceso – a chama aumentava nitidamente (o fogo é uma reação química que depende do oxigênio). No tubo com hidrogênio, o professor fazia uma pequena manobra e víamos uma pequena nuvem queimando na boca do tubo de ensaio. 

A combustão do hidrogênio é bastante conhecida e tem inúmeras aplicações em nosso dia a dia. É muito comum, por exemplo, encontrarmos cilindros de hidrogênio em oficinas mecânicas – o cilindro é acoplado a um maçarico através de uma mangueira e a chama criada é usada na soldagem de peças metálicas. 

Em anos mais recentes, o uso do hidrogênio como um combustível verde vem atraindo a atenção de empresas e de pesquisadores. O hidrogênio poder ser queimado diretamente em um motor ou pode ser usado em uma célula de combustível para gerar eletricidade. A foto que ilustra esta postagem mostra um veículo experimental que utiliza célula de hidrogênio.

Apesar de ser um combustível ecologicamente correto, a produção do hidrogênio é cara e “suja” do ponto de vista ambiental. A maior parte do hidrogênio usado no mundo atualmente é produzido a partir da reforma do gás natural, um processo que libera resíduos. 

Acaba de surgir uma “luz” no fim do túnel, que poderá revolucionar a produção e o uso desse combustível: cientistas da Universidade de Tecnologia de Viena, na Áustria, desenvolveram uma tecnologia que permite a separação fotocatalítica do hidrogênio da água. Ou seja – será possível produzir hidrogênio a partir da luz do sol ou de qualquer outra fonte artificial. 

A solução encontrada pelos cientistas foi a criação de catalisadores de baixo que conseguem quebrar as moléculas da água usando a luz como fonte de energia, separando o hidrogênio e o oxigênio. Além da quebra da molécula, o processo também requer a transformação dos átomos de oxigênio em gás – o O₂, e os íons de hidrogênio restantes no gás – H₂. 

Esses catalisadores foram feitos usando nanopartículas inorgânicas, formadas por apenas alguns átomos, ancoradas em uma superfície de suporte contendo materiais absorvedores de luz, como o óxido de titânio. As nanopartículas que realizam a oxidação do oxigênio são compostas de cobalto, tungstênio e oxigênio. No caso do hidrogênio, as nanopartículas utilizam enxofre e molibdênio. 

De acordo com Alexey Cherevan, um dos cientistas responsáveis pelo experimento, “o óxido de titânio é sensível à luz, isso já era bem conhecido. A energia da luz absorvida leva à criação de elétrons livres e cargas positivas livres no óxido de titânio. Essas cargas então permitem que os aglomerados de átomos assentados nesta superfície facilitem a divisão da água em oxigênio e hidrogênio.”  

O experimento demonstrou que o uso desses elementos fotossensíveis é funcional para a quebra das moléculas da água. O próximo passo da pesquisa será ajustar ainda mais a estrutura desses elementos para obter eficiências ainda maiores. Os cientistas garantem que, apesar de ainda estar na fase laboratorial, os fundamentos do estudo permitirão alcançar rapidamente uma escala de produção a nível industrial. 

Conforme comentamos frequentemente aqui nas postagens do blog, o mundo está vivendo uma profunda e complicada crise energética. O capítulo mais recente foi criado pelo conflito entre a Rússia e a Ucrânia. Um dos maiores produtores mundiais de petróleo e gás, a Rússia passou a sofrer uma série de embargos internacionais e impedida de exportar sua produção. 

E os desdobramentos dessa crise já estão impactando o meio ambiente. Dias atrás falamos do caso da destruição de uma floresta de 12 mil anos na Alemanha para a exploração de lignite ou carvão marrom, um combustível fóssil que voltou a ser essencial para o país, um dos mais prejudicados pelo boicote internacional aos combustíveis russos. 

O gás natural passou a representar um verdadeiro trunfo ambiental na Europa ao longo das últimas décadas. Apesar de ser um combustível fóssil, o gás muito menos poluente que o carvão mineral que era queimado em usinas termelétricas. Novas unidades geradoras de energia elétrica a gás natural passaram a ser construídas em todo o mundo, especialmente na Europa. 

Na Alemanha, que é o caso mais dramático da dependência do gás russo, cerca de 55% do combustível é importado, sendo que 50% vem atualmente da Rússia. Como alternativa emergencial, a Alemanha tem aumentado a participação das antigas centrais termelétricas a carvão ainda em atividade, além de estar revendo seu programa de desmantelamento das centrais nucleares. 

A perspectiva de se produzir grandes volumes de hidrogênio a baixo custo usando a luz, especialmente a solar, e usar como fonte de energia abre possibilidade ilimitadas para a economia mundial. Também é importante se destacar que falamos de um dos combustíveis mais limpos que se conhece. 

Que continuem os trabalhos desses cientistas…