Diego Salomão tinha o hábito de encostar a mão no capô antes de qualquer viagem longa, um gesto herdado do pai, mecânico a vida inteira numa oficina de bairro em Curitiba. Diego só tinha trocado o motor que escutava.
Número atômico: 1. Símbolo: H. Massa atômica: 1,008 u. O elemento mais simples e mais leve do universo — um próton, um elétron, nada mais. O hidrogênio foi o primeiro elemento a se formar após o Big Bang, cerca de 380 mil anos depois do início de tudo, quando o universo esfriou o suficiente para que prótons e elétrons se combinassem. Cerca de 75% de toda a matéria bariônica do universo é hidrogênio — o elemento primordial, o bloco de construção de todas as estrelas. Na Terra, quase nunca aparece livre: está sempre preso à água, ao metano, ao petróleo.
Diego testava protótipos de carros movidos a célula de combustível de hidrogênio. O princípio era o oposto do motor que o pai consertara a vida toda.
— Não queima nada, ele explicava. — O hidrogênio encontra o oxigênio do ar dentro de uma célula, e daquele encontro sai eletricidade. O que sobra é vapor d'água. Só isso.
— A mesma entalpia da combustão do hidrogênio, mas extraída como eletricidade, não como calor. É por isso que a eficiência de uma célula de combustível chega a 60%, contra 25% de um motor a combustão.
Seu Norberto desconfiava do carro silencioso do filho.
— Carro tem que ter barulho, ele dizia, rindo. — Motor quieto é motor que não confio.
A piada durou até um março chuvoso, quando uma falta de ar levou Norberto ao hospital. Enfisema, disse o médico — décadas de solda sem máscara, numa oficina mal ventilada.
O ar que respiramos é cerca de vinte e um por cento oxigênio — o mesmo oxigênio que a célula de combustível captura para reagir com o hidrogênio guardado no tanque do carro. A célula consome oxigênio do ar ambiente, mas em quantidades pequenas demais para afetar a concentração ao redor — ao contrário do pai de Diego, que passara décadas respirando muito mais do que oxigênio.
Diego passou a semana entre o protótipo e o quarto do pai, ouvindo o concentrador de oxigênio — outro tanque, outro gás, cuidando de outro motor.
— Esse aí também não faz barulho, Diego disse. — Esse eu confio, respondeu o pai. — Esse me deixa respirar.
O hidrogênio veicular é armazenado sob alta pressão, tipicamente a 700 bar, em tanques reforçados de fibra de carbono, e reabastecido em poucos minutos — ao contrário das baterias comuns, que levam horas. Mas o hidrogênio tem a menor densidade energética volumétrica entre todos os combustíveis: a 700 bar, sua densidade é de apenas 40kg/m^3, comparada aos 740kg/m^3 da gasolina. Isso significa que, para a mesma energia, um tanque de hidrogênio ocupa cerca de 18 vezes mais volume que um tanque de gasolina — um dos maiores desafios de engenharia para a adoção em massa da tecnologia.
Na volta para casa, Diego levou o pai no protótipo. O carro saiu sem ruído nenhum.
— Não sai fumaça nenhuma disso? — Nenhuma, pai. Só um pouco de água, lá atrás. — Então esse carro respira melhor que eu, disse Norberto, olhando pela janela.
Diego hesitou por um instante. Pensou em explicar que o hidrogênio que abastecia o carro precisava ser produzido — e que a forma como era produzido fazia toda a diferença. O hidrogênio não é uma fonte primária de energia, mas um vetor energético. O chamado hidrogênio cinza, que representa cerca de 95% da produção global, é obtido pela reforma a vapor do metano:
CH_4 + H_2O → CO + 3H_2, um processo que emite CO₂.
Já o hidrogênio verde, produzido por eletrólise da água usando energia renovável,
2H_2O → 2H_2 + O_2, é limpo — mas consome cerca de 55kWh por quilograma de H₂ produzido. O carro não emitia poluentes, mas a origem do combustível ainda era uma conversa que a humanidade precisava ter.
Diego não disse nada disso naquele momento. Deixou o pai apreciar o silêncio do motor.
Trocar o motor que queima por um motor que reage — hidrogênio por oxigênio, sem chama — é uma das apostas para reduzir as emissões do transporte, ao lado das baterias elétricas, cada tecnologia mais adequada a um tipo de uso e de distância.
Em casa, Norberto ficou olhando o carro por um instante mais longo que o necessário.
— Seu avô ia gostar disso. Ele dizia que motor bom era motor que durava. Nunca disse que tinha que fazer barulho.
O hidrogênio possui três isótopos, cada um com nome próprio — o único elemento da tabela periódica com essa distinção. O prótio (¹H), com um próton e zero nêutrons, corresponde a 99,985% de todo o hidrogênio natural. O deutério (²H ou D), com um próton e um nêutron, representa 0,015% e é usado como moderador em reatores nucleares na forma de água pesada (D₂O). O trítio (³H ou T), com um próton e dois nêutrons, é radioativo — meia-vida de 12,32 anos — e é a chave da fusão nuclear:
D + T → ^{4}He + n + 17,6MeV, a mesma reação que alimenta o Sol.
O elemento mais simples do universo é hoje parte da aposta para simplificar também o que sai pelo escapamento de um carro: trocar a fumaça pela água, sem perder a estrada de vista.
Talvez o futuro do transporte não precise de motor silencioso para ser confiável. Só precise de um motor que, no fim da viagem, deixe atrás de si apenas aquilo que qualquer um pode respirar.
O hidrogênio, elemento de número atômico 1, é o mais simples e o mais abundante do universo — mas está longe de ser simples. Seus três isótopos (prótio, deutério e trítio) são os únicos na tabela periódica que receberam nomes próprios, um reflexo de sua importância singular na química e na física nuclear. A célula de combustível que move o carro de Diego é, essencialmente, o processo inverso da eletrólise da água — o mesmo princípio que, um dia, poderá tornar o hidrogênio verde a espinha dorsal de uma matriz energética limpa. Mas enquanto 95% do hidrogênio produzido no mundo ainda vier de combustíveis fósseis, a estrada sem fumaça ainda terá um desvio.