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O uso do hidrogênio como fonte energética:
Resumo
Um terremoto e um tsunami causaram um acidente nuclear em Fukushima e assim foi colocado novamente a questão da sustentabilidade das fontes energéticas em discussão. Nessa direção o uso do hidrogênio pode ser uma alternativa interessante porque o processo de fusão nuclear (diferentemente da fissão) quase não polui a natureza, tem potencial de escala de produção em massa, pode ser estocado e transportado, entretanto ainda possui custos altíssimos. Assim esse artigo levanta questões sobre o uso do hidrogênio. Para atingir esse objetivo, esse artigo apresenta várias etapas do processo de utilização, os efeitos no ser humano e na natureza e seu uso no Brasil. Como metodologia-roteiro foi utilizado a tabela de sustentabilidade Driving force-State-Responsive (desenvolvida pelas nações unidas e colocada nos anexos) para o levantamento das ações ligadas a captação e uso do combustível, análise e realização da escrita do artigo. Assim concluímos que o Brasil apresenta grande potencial no desenvolvimento de tecnologias de hidrogênio podem: diminuir de impactos ambientais na geração e utilização de energia; aumentar da segurança energética; melhorar o aproveitamento dos recursos naturais; desenvolver a região do uso na questão de geração de empregos e renda e diversificar a matriz energética. Em nível mundial, o desenvolvimento das células de hidrogênio poderá revolucionar o uso combustível veicular alterando todo setor automobilístico.
Palavras-chaves: hidrogênio; fusão nuclear; efeito estufa
Introdução
Contextualizar o tema (escrever de um modo geral sobre o tema):
Hidrogênio, o primeiro elemento da tabela periódica, é o elemento menos complexo e o elemento mais abundante no universo. O hidrogênio é um elemento-chave da água, que abrange mais de 60% da superfície do planeta. O hidrogênio aparece em diferentes formas de plantas, animais, seres humanos, os combustíveis fósseis, e outros compostos químicos. Esse elemento não existe na natureza no seu estado molecular. Encontra-se na composição de algumas matérias como o gás natural, a biomassa, os hidrocarbonetos e a água. Todos os métodos de produção de hidrogênio estão baseados na sua separação a partir dos materiais que o contêm. O hidrogênio possui a maior quantidade de energia por unidade de massa que qualquer outro combustível conhecido. No estado natural e sob condições normais, o hidrogênio é um gás incolor, inodoro e insípido. O hidrogênio normalmente existe combinado com outros elementos, como o oxigênio na água, o carbono no metano e nos demais compostos orgânicos. Como é quimicamente muito ativo, raramente permanece puro. Quando queimado num ambiente de oxigênio puro, os únicos produtos são calor e água. Ainda assim, a queima de hidrogênio produz menos poluentes atmosféricos que os combustíveis fósseis.
Mostrar o problema (o que ele traz para a sociedade):
Por sua natureza, o hidrogênio, assim como outros combustíveis, apresenta riscos para a saúde dos trabalhadores. Isso acontece principalmente pelo fato de o gás ser inodoro, incolor e insípido, de modo que os vazamentos não são detectados pelos sentidos humanos. A segurança é um dos temas primordiais a ter em conta ao lidar com hidrogênio. Os riscos do hidrogênio podem ser classificados em fisiológico, físico e químico. O perigo fisiológico acontece a partir da exposição às chamas, fluxos de calor radiante ou ondas de explosão transportadas pelo ar. Também é necessário atentar-se às chances de asfixia caso o teor de oxigênio no ambiente fique abaixo de 18%. Essa queda pode ocorrer devido a vazamentos e acúmulo de hidrogênio no ar. Outro risco associado ao hidrogênio na indústria é a produção de ácido clorídrico durante a combustão do gás em presença de cloro. Essa substância é bastante corrosiva e pode causar irritação e queimaduras na pele, olhos e trato respiratório, além de outros problemas de saúde.
Mostrar o que a literatura fala sobre o problema (consequências):
Na Terra, majoritariamente ele não está disponível na sua forma molecular, mas sim ligado a outros elementos, formando hidrocarbonetos, biomassa, metano e água. Na sua forma molecular, (H2), atualmente é usado em uma série de aplicações em processos industriais e combustível para foguetes, mas no futuro espera-se a inclusão do uso de hidrogênio no aquecimento e iluminação de residências e geração de eletricidade. Atualmente são produzidas mais de 60 milhões toneladas/ano de hidrogênio no valor de quase US$ 100 bilhões.  Hoje, 80% do hidrogênio que produzimos é para três indústrias principais: refinarias, produção de amônia e processamento de metal. Entretanto, existe a projeção de um aumento de até 10 vezes na demanda até 2050, devido ao seu uso como combustível.
Opções de solução para o problema:
Então, o desafio é buscar rotas alternativas para a produção de hidrogênio que sejam ambientalmente mais amigáveis e sustentáveis e ao, mesmo tempo, viáveis economicamente de modo a tornar realidade o uso do hidrogênio como combustível. Neste contexto, tem-se desenvolvido nos últimos anos a produção do “hidrogênio verde”, onde a eletricidade usada é gerada a partir de energia nuclear ou fontes renováveis de energia tais como eólica ou solar. A expressiva queda dos custos de geração de energias renováveis e os grandes investimentos em P&D têm contribuído para tornar essa rota viável economicamente. Há ainda o chamado “hidrogênio azul”, que surgiu mais recentemente e refere-se à produção a partir de metano ou combustíveis fósseis, mas com a captura e estocagem do CO2 para conversão em produtos de maior valor agregado por um processo paralelo.
Qual solução o trabalho pretende apresentar:
Pensando no uso do hidrogênio como um combustível considerado limpo, ambientalmente amigável, com alto poder energético, não se pode pensar na sua produção a partir de metano ou combustíveis fósseis por causa dos problemas ambientais já destacados. Assim, para associar hidrogênio à ideia de sustentabilidade é necessário produzir preferencialmente o hidrogênio verde. O desafio é melhorar o processo de eletrólise da água para que a demanda de energia seja menor e possa ser suprida por fontes renováveis como solar ou eólica: desenvolver materiais para os anodos e catodos onde a quebra da ligação da molécula de água com posterior produção de hidrogênio e oxigênio ocorra com maior facilidade (o que demanda menor consumo de energia) e em maior quantidade.