Hidrogen

Hidrogenul a fost descoperit în 1766 de către chimistul şi fizicianul englez Henry Cavendish, cel care, printre altele, a calculat masa Pământului. Cavendish numea hidrogenul aer inflamabil, după care Antoine Lavoisier îi dă denumirea actuală, care, etimologic, înseamnă care produce apă (din cuvintele greceşti hydro – apă şi gignomai – a naşte, a crea), deoarece ambii savanţi au observat, independent unul de altul, că hidrogenul arde în contact cu oxigenul şi produce apă.

Hidrogenul nu se găseşte în natură în stare liberă, motiv pentru care trebuie produs prin diverse procedee industriale. În principiu, hidrogenul poate fi extras din orice substanţă care conţine hidrogen. Problema este cât de eficient energetic este procedeul de producere a hidrogenului. În prezent, acesta se obţine din gaze naturale (48% din producţia mondială), petrol (30%), cărbune (18%) şi apă (4%). În funcţie de sursă şi de emisiile CO2 în atmosferă, există hidrogen maro, obţinut din petrol sau cărbune, cu emisii de CO2 şi hidrogen turcoaz, atunci când nu se degajă CO2. Dacă se obţine din gaze naturale cu emisii de CO2, hidrogenul este gri, iar dacă este obţinut fără emisii de CO2, atunci este hidrogen albastru. În fine, dacă este obţinut din biomasă sau apă cu energii din resurse regenerabile, atunci vorbim de hidrogenul verde. Există nenumărate discuţii legate de eficienţa energetică a producerii hidrogenului şi de costurile obţinerii acestuia, în condiţiile în care, se ştie, orice energie nepoluantă înseamnă bani.

Hidrogenul este extrem de inflamabil, aprinzându-se, efectiv, în aer, iar, în anumite concentraţii, amestecul hidrogen-aer devine exploziv. Hidrogenul are cea mai mare gamă de inflamabilitate şi cel mai scăzut punct de energie de aprindere al oricărui combustibil. De asemenea, este cel mai uşor element chimic, fapt pentru care a fost folosit la construcţia dirijabilelor, până la marea catastrofă din 1937, atunci când s-a prăbuşit zeppelinul Hindenburg, provocând moartea a 36 de pasageri, moment după care hidrogenul a fost înlocuit cu heliul.

În comparaţie cu alte surse de energie, 1 kg de hidrogen conţine la fel de multă energie ca 2,1 kg de gaz natural sau 2,8 kg de benzină. Bineînţeles că, în aceste condiţii, marea provocare este utilizarea hidrogenului pentru propulsia autovehiculelor, care poate fi realizată chiar pentru motoarele cu ardere internă, care, cu mici modificări, pot fi alimentate cu hidrogen lichid drept combustibil, în amestec cu benzină.

Însă marea magie o constituie pila de combustie, în care se introduce hidrogen, care, în contact cu aerul din atmosferă, produce direct electricitate, apă şi ceva căldură. Pila de combustie a fost inventată de către fizicianul şi avocatul galez William Robert Grove în 1838, iar, după o sută de ani, a fost exploatată comercial în urma perfecţionărilor aduse de către Francis Thomas Bacon în 1932. Apoi, pila de combustie a fost folosită la diverse aplicaţii, inclusiv la programul spaţial american, accidentul zborului Apollo 13 fiind determinat de explozia unui rezervor de oxigen ce alimenta o pilă de combustie care urma să genereze electricitate şi căldură pentru modulul de comandă al misiunii.

În prezent, pila de combustie cu hidrogen se utilizează la acţionarea automobilelor, motostivuitoarelor, autobuzelor, bărcilor, avioanelor, motocicletelor şi submarinelor (studenţii de la Facultatea de Mecanică a politehnicii ieşene au făcut o bicicletă care funcţionează pe bază de hidrogen).

Cea mai vizată utilizare a hidrogenului este cea în domeniul transportului auto, unde se fac mari eforturi pentru obţinerea de sisteme de propulsie cât mai verzi. Bineînţeles că trebuie avute în vedere şi dezavantajele, care sunt de conjunctură, progresele tehnologice făcând ca, în scurt timp, hidrogenul să devină o resursă comună de energie. La acest moment, dezavantajele constau în costul ridicat, în lipsa unei infrastructuri de alimentare cu hidrogen şi în siguranţa în exploatare, determinată de natura inflamabilă a hidrogenului (oricum, toate substanţele combustibile prezintă un grad ridicat de periculozitate, precum omniprezenta benzină, care, din fericire, explodează extrem de rar în accidentele auto reale, şi explodează în mod obligatoriu în accidentele din scenariile filmelor de categorie B din anii '70).

Hidrogenul ne va conduce maşinile şi va pătrunde în vieţile noastre mult mai mult ca până acum. Deja se vorbeşte, în anecdotica noastră mioritică, de problema concentraţiei de hidrogen din apă. Lucrurile stau cam aşa: oricât de mult nu ţi-a plăcut chimia, tot trebuie să ştii că apa conţine două treimi hidrogen şi o treime oxigen. Chestia asta însă nu este valabilă şi pentru unii dintre aleşii poporului, care, la începutul anilor '90, au fost supuşi unui test în cadrul unei emisiuni TV, parlamentarii noştri arătându-se de-a dreptul indignaţi de faptul că apa potabilă din Bucureşti conţine 66% hidrogen, ceea ce, nu-i aşa?, este o problemă care poate aduce mari atingeri stării de sănătate a populaţiei, problemă care trebuie imediat rezolvată etc., etc., asta până ce ziariştii au ajuns la parlamentarul Ion Aurel Stoica, profesor universitar la politehnica din Cluj, care numai că nu le-a spus să nu se mai ţină de prostii şi să nu mai pună întrebări de gimnaziu, el neştiind însă ce mostre de umor involuntar livraseră confraţii săi de mandat parlamentar, care nu erau tocmai urmaşii lui Lavoisier.

Prof. univ. dr. ing. Neculai Eugen Seghedin, cadru didactic şi prorector responsabil cu activitatea didactică la Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iaşi