El hidrogen és un dels elements quÃmics més importants i més abundants a la galà xia, representant aproximadament el 84% de tota la matèria visible. Es reconeix universalment a la taula periòdica pel seu sÃmbol H i ​​té un nombre atòmic de 1, cosa que el converteix en l'element més senzill. A continuació, explorem en profunditat què és l'hidrogen i com afecta tant la vida com els processos industrials.
Què és l'hidrogen?
L'hidrogen és el element més lleuger i abundant de l'univers. En el seu estat pur, és un gas incolor, inodor i insÃpid. Tot i la seva abundà ncia al cosmos, l'hidrogen a penes es troba a la Terra en la forma elemental. Al nostre planeta principalment és present en combinació amb altres elements, com en el cas de l'aigua (H2O), dins de l'aire que respirem o als organismes vius.
L'hidrogen posseeix tres isòtops coneguts: protio, el qual constitueix la major part de l'hidrogen a la naturalesa (>99,98%); deuteri, que és molt menys abundant (0,02%); i triti, que es troba en quantitats molt petites i és principalment generat per processos nuclears. Aquest darrer és rellevant en la investigació nuclear aplicada a lenergia.
A més de ser essencial en la formació de aigua y matèria orgà nica, l'hidrogen té implicacions energètiques que han impulsat la seva investigació com un futur vector energètic crucial per a la nostra societat.
Com és el cicle de l'hidrogen?
El cicle de l'hidrogen és una part integral del cicle de l'aigua, on aquest element és clau en els canvis fÃsics que es presenten a la natura. Aquest cicle, impulsat per energia solar i l' gravetat, permet que l'aigua passi d'un estat a un altre, movent-se entre els oceans, l'atmosfera, el terra i els organismes vius.
Aquà hi ha els principals processos del cicle de l'aigua, que involucra l'hidrogen i que contribueixen a mantenir el balanç hÃdric i energètic de la Terra:
- evaporació: l'aigua lÃquida es converteix en vapor a causa de l'energia del Sol. Aquest procés no només passa als oceans, llacs i rius, sinó també en la transpiració de les plantes i la sudoració dels animals.
- condensació: el vapor d'aigua es refreda en pujar i forma petites gotÃcules visibles en forma de núvols. Aquest procés és essencial per a la formació de precipitacions.
- precipitació: ocorre quan les gotes d'aigua als núvols es refreden i s'uneixen, augmentant la seva mida fins que cauen en forma de pluja o neu.
- infiltració: un cop a la Terra, l'aigua penetra el terra i reposa els aqüÃfers subterranis.
- vessament: quan l'aigua flueix sobre la superfÃcie terrestre, baixa cap a rius i mars, tancant el cicle i començant de nou.
Aquest cicle és clau per al subministrament i el moviment de l'aigua al planeta, assegurant l'existència de fonts de vida com plantes, animals y humans.
Com arriba al nostre cos?
L'hidrogen és un component essencial que necessitem per a la nostra salut interna. Encara que l'hidrogen és escàs en el seu estat gasós a la Terra, el consumim principalment en forma de aigua (H2O). El nostre cos està compost per aproximadament un 70% d'aigua, la qual cosa el converteix en un nutrient vital.
L'hidrogen exerceix un rol en funcions fisiològiques essencials, com el equilibri del pH i l' regulació dels electròlits. Aquest equilibri és crucial per a processos cel·lulars importants, com la respiració cel·lular, la nutrició, la eliminació de residus i l' reproducció cel·lular. Aixà mateix, una deficiència d'hidrogen podria trastornar l'equilibri à cid-alcalà del cos, cosa que comportaria malalties.
Podem absorbir hidrogen en beure aigua o consumir aliments rics en aigua, com a fruites cÃtriques (llimones, taronges) i altres vegetals.
Com arriba a les plantes?
L'hidrogen és igualment necessari per al creixement de les plantes. Les plantes obtenen aquest element a través del aigua que absorbeixen per les arrels, la qual cosa és un component indispensable en el procés de la fotosÃntesi.
La fotosÃntesi és un procés quÃmic mitjançant el qual les plantes, amb l'ajuda de la llum solar, transformen el diòxid de carboni i l'aigua a glucosa i oxigen. L'hidrogen, derivat de l'aigua, hi juga un paper crucial, assegurant que les plantes puguin obtenir l'energia que necessiten per créixer i produir aliments.
Per a què es fa servir l'hidrogen?
El hidrogen té múltiples aplicacions que van des del seu ús industrial fins al paper emergent com vector energètic en tecnologies netes. Grà cies a les seves propietats altament inflamables i la seva capacitat per generar grans quantitats denergia, ha estat utilitzat tradicionalment en la propulsió de coets. La NASA l'usa als coets juntament amb oxigen per generar l'energia explosiva necessà ria per llançar a l'espai.
A nivell industrial, l'hidrogen s'empra en una infinitat de processos com:
- La producció d'amonÃac (NH3) mitjançant la combinació d'hidrogen i nitrogen, un compost clau en fertilitzants agrÃcoles.
- Refinació de combustibles fòssils, especialment en l'eliminació del sofre i la producció de benzina i dièsel més nets.
- Hidrogenació d'olis, el que transforma olis vegetals lÃquids en greixos sòlids per a ús alimentari.
- Fabricació de productes quÃmics com à cid clorhÃdric, aigua oxigenada y anilina.
L'hidrogen també juga un paper important a la transició cap a energies netes. Actualment és un recurs clau per emmagatzemar energia renovable. Mitjançant el procés d'electròlisi, l'hidrogen pot emmagatzemar energia produïda per fonts com el vent i el sol per al seu ús posterior, fet que el converteix en un aliat crucial en la lluita contra el canvi climà tic.
Com s'obté?
L'hidrogen es pot obtenir a través de diferents mètodes, sent el més comú la electròlisi de l'aigua. En aquest procés, es fa servir electricitat per separar l'aigua en oxigen i hidrogen. A més, el reformat del metà és un altre mètode integral, encara que aquest emet grans quantitats de diòxid de carboni (CO2).
Amb l'augment de la demanda d'energia neta, l'hidrogen produït per electròlisi i alimentat per energies renovables s'anomena hidrogen verd i és vist com una solució prometedora per a un futur sustentable.
Perills de l'hidrogen
Tot i els avantatges indiscutibles del seu ús, el hidrogen és altament inflamable, la qual cosa el converteix en un element perillós si no es maneja adequadament. El seu emmagatzematge i transport s'han de fer en condicions controlades per evitar accidents.
Addicionalment, quan es barreja amb aire en concentracions especÃfiques, pot ocasionar explosions. Si s'inhala en grans quantitats, podeu desplaçar l'oxigen a l'aire, produint hipòxia, una condició que podria afectar greument les persones amb problemes respiratoris.
Per això, és vital l'ús de detectors de gas especialitzats que alertin davant la presència de concentracions perilloses d'hidrogen a l'ambient.
L'hidrogen continua sent una aposta clara per al futur. A mesura que es desenvolupen noves tecnologies, acompanyades de mesures de seguretat estrictes, s'espera que l'hidrogen tingui un paper fonamental en la creació d'un sistema energètic global més net i eficient.