No início de outubro, a empresa Itaipu Binacional, responsável pela hidrelétrica na fronteira do Brasil com o Paraguai, apresentou o protótipo de um barco movido 100% a hidrogênio. O lançamento está previsto para ocorrer durante a 30ª Conferência das Nações Unidas sobre Mudança do Clima (COP30), e o barco fará a coleta seletiva de resíduos sólidos urbanos em ilhas habitadas de Belém, por meio de uma parceria com a Fundação de Amparo e Desenvolvimento da Pesquisa (Fadesp), ligada à Universidade Federal do Pará (UFPA).

O hidrogênio é um dos candidatos mais promissores para substituir as atuais fontes de energia baseadas em carbono. Entretanto, ainda hoje, a principal forma de produção desse gás é a partir de combustíveis fósseis: cerca de 68% são obtidos a partir do gás natural, 16% do petróleo e 11% do carvão. Nesses casos, a produção é acompanhada pela formação de CO₂, o que não é atrativo se queremos reduzir a emissão de gases de efeito estufa.

O método mais interessante, responsável por aproximadamente 5% da produção atual, é a eletrólise da água, em que uma corrente elétrica decompõe a água em hidrogênio e oxigênio. Quando a energia elétrica utilizada nesse processo é proveniente de fontes renováveis, como a luz solar ou a energia eólica, diz-se que o hidrogênio é verde.

Criou-se uma ampla paleta de “cores” para classificar o hidrogênio: preto, azul, cinza, rosa… Cada uma associada ao processo de produção e a seus possíveis impactos ambientais. O verde é o mais interessante para uma economia livre de carbono. 

O subproduto da utilização do hidrogênio é a água e, em termos de massa, ele possui um conteúdo energético cerca de três vezes maior que o da gasolina. Seu poder calorífico (medida da quantidade de energia interna de uma substância) é de 33,3 kWh/kg, contra 11,1 kWh/kg da gasolina. No entanto, diferentemente da gasolina, que é líquida à pressão atmosférica e em faixas usuais de temperatura, o hidrogênio é um gás com densidade muito baixa, cerca de 14 vezes menor que a do ar. 

Você já ouviu falar nos dirigíveis Zeppelin? Ou talvez no desastre do Hindenburg, em 1937, quando um desses dirigíveis pegou fogo e foi rapidamente destruído, deixando 36 mortos? O hidrogênio, que contribuiu para o incêndio, era o gás responsável por mantê-los no ar, justamente por sua baixa densidade.

Talvez você esteja se dando conta de um dos principais desafios relacionados ao uso do hidrogênio: seu armazenamento. Por ser pouco denso, pequenas massas de hidrogênio ocupam volumes consideráveis. Logo, mesmo o deslocamento por distâncias modestas requer o uso do hidrogênio em sua forma líquida ou pressurizada em cilindros, para ocupar menos espaço. Ainda assim, em veículos de pequeno porte, seria necessário um reabastecimento constante, um cenário nem prático nem seguro.

O Prêmio Nobel de Química de 2025 foi concedido aos pesquisadores Susumu Kitagawa, Richard Robson e Omar M. Yaghi pelo desenvolvimento das Redes Metalorgânicas (do inglês metal-organic frameworks, ou MOFs). Esses materiais são formados por íons metálicos coordenados a ligantes orgânicos, originando estruturas nanométricas com áreas específicas extremamente elevadas. Em alguns MOFs, essas áreas podem chegar a cerca de 7000 m²/g, o que nos permite colocar, dentro de um sachê de açúcar, uma quantidade de moléculas que ocuparia a área equivalente à de um campo de futebol. Esses materiais são ótimos para armazenamento de gases, dentre eles o hidrogênio.

Um dos desafios, entretanto, é que a interação do hidrogênio com os MOFs é relativamente fraca, ou seja, o gás não se fixa com facilidade nos poros do material. Assim, armazenar quantidades expressivas de hidrogênio em MOFs, por enquanto, só é possível em baixas temperaturas, o que é pouco prático do ponto de vista tecnológico. 

Entre as estratégias mais promissoras está a introdução de metais que se ligam ao hidrogênio, fixando-o nos poros do material (Para mais detalhes, leia o artigo “Metal-Organic Frameworks (MOFs) As Hydrogen Storage Materials At Near-Ambient Temperature”, no Chemistry-A European Journal, ed. 44, vol. 30). Essas interações devem ser fortes o suficiente para permitir o armazenamento à temperatura ambiente, mas não tão fortes a ponto de impedir sua liberação quando necessário.

A pesquisa nessa área avança a passos largos, e o prêmio foi mais do que merecido!