Aunque el hidrógeno es el más ligero de los elementos químicos, tiene un impacto enorme por su papel en la vida y su potencial para ofrecer soluciones a algunos de los desafíos del mundo. Al celebrar el 150.º aniversario de la tabla periódica, parece razonable rendir homenaje a este, el primer elemento de la tabla.
El hidrógeno es el elemento más abundante del universo, pero no de la Tierra, debido a su poco peso, que hace que el gas se escape flotando al espacio. El hidrógeno es esencial para la vida: alimenta al Sol, que convierte cientos de millones de toneladas de hidrógeno en helio cada segundo. Además, dos átomos de hidrógeno se unen a uno de oxígeno para formar agua. Ambas cosas hacen que nuestro planeta sea habitable.
El hidrógeno no solo permite que el Sol caliente la Tierra y ayuda a crear el agua que sustenta la vida, sino que este, el más sencillo de todos los elementos, también podría ser la clave para encontrar una fuente de combustible limpio que suministre energía al planeta.
El yin y el yang del hidrógeno como fuente de energía
Como muchos otros elementos químicos, el hidrógeno, aunque tiene un inmenso valor para nosotros, también tiene un lado oscuro. Al ser más ligero que el aire, hace que las cosas floten, por lo que se utilizó en los primeros dirigibles. Sin embargo, el hidrógeno es altamente explosivo y, en 1937, el dirigible alemán Hindenburg explotó cuando intentaba atracar en su mástil de amarre tras cruzar el Atlántico, y causó la muerte de 36 personas.
El deuterio y el tritio, parientes del hidrógeno conocidos como hidrógeno pesado, se han utilizado para fabricar bombas de hidrógeno. En ellas, los átomos de hidrógeno pesado se fusionan en un proceso llamado fusión nuclear para formar helio, de forma similar a la reacción que tiene lugar en el Sol. La cantidad de energía que produce este proceso supera la de cualquier otro proceso conocido: la zona en el centro de la explosión se vaporiza prácticamente y genera ondas de choque que destruyen todo lo que encuentran a su paso. La intensa luz blanca que se produce puede dejar ciegas a personas situadas a muchos kilómetros. También se generan productos radiactivos que se dispersan por el aire y contaminan ampliamente el medioambiente.
Sin embargo, domar a esta bestia podría ser la solución a los problemas energéticos del futuro. Al quemarse de forma controlada, el hidrógeno ofrece el combustible más limpio: solo produce agua como residuo. Es un cambio refrescante frente a un motor de gasolina, que produce dióxido de carbono, causante del cambio climático, y una serie de otros gases nocivos. Cuando se almacena a alta presión y a una temperatura muy baja de -400 grados Fahrenheit, el hidrógeno se vuelve líquido, y su combustión con oxígeno se utiliza para propulsar cohetes al espacio.
Sin embargo, un coche con un depósito de combustible para cohetes de hidrógeno altamente explosivo no parece una apuesta segura. Actualmente se investiga mucho para resolver el problema del almacenamiento. Numerosos científicos intentan desarrollar compuestos químicos que retengan y liberen hidrógeno de forma segura. Es un problema realmente difícil de resolver y hará falta tiempo y muchas mentes brillantes para encontrar una solución.
El poder del hidrógeno
Los átomos de hidrógeno también dan a alimentos como el zumo de limón y el vinagre su característico sabor ácido. Los átomos de hidrógeno con carga positiva, llamados protones, tras perder su único electrón, flotan en estas soluciones y son el componente clave de los ácidos. La química de estos protones también impulsa la fotosíntesis —el proceso por el que las plantas convierten la energía luminosa en energía química— y muchos procesos del cuerpo humano.
Los protones también son el componente clave de las pilas de combustible. En lugar de quemar el hidrógeno, estas pilas lo convierten en electricidad y se consideran la tecnología del futuro. Lo hacen separando el gas hidrógeno en protones y electrones en un lado de la pila. Los protones con carga positiva se desplazan al otro lado, dejando atrás los electrones con carga negativa. Al conectar los dos lados de la pila mediante un circuito externo, se genera un flujo de electricidad entre ellos. Esta corriente puede alimentar un motor eléctrico conectado al circuito. Los trenes propulsados por hidrógeno ya circulan en Alemania, y varios fabricantes internacionales de automóviles están desarrollando coches con pilas de combustible. Una vez más, el único subproducto del proceso es el agua.
En el futuro, creo que veremos un uso cada vez mayor del hidrógeno como combustible. Para que resulte útil, hay dos desafíos principales. Uno importante es el almacenamiento. Los ingenieros tienen que encontrar la manera de almacenar hidrógeno de forma segura y empezar a construir lugares donde la gente pueda repostar. Gracias a los rápidos avances de la química y la ingeniería, pronto podrían aparecer estaciones de hidrógeno, tan comunes como las gasolineras actuales. Este tipo de infraestructura será esencial. No querrás quedarte sin combustible durante un viaje porque, a diferencia de lo que ocurre con un coche de gasolina, no podrás llamar a un amigo para que te traiga un cilindro de hidrógeno.
El otro desafío es obtener el hidrógeno. Hay muy poco gas hidrógeno de origen natural a nuestra disposición porque asciende y sale de la atmósfera. Por eso, hay que producirlo a partir de otra fuente y capturarlo.
En este momento, la mayor parte del hidrógeno del mundo se produce a partir de madera o de combustibles fósiles, como el gas natural y el petróleo. Esto contradice el objetivo de que sea una fuente de energía limpia. La fuente más abundante de hidrógeno es el líquido más seguro y accesible de la Tierra: el agua. Si quienes nos dedicamos a la química podemos encontrar mejores formas de descomponer las moléculas de agua y extraer de ellas los átomos de hidrógeno, será un gran avance.
