O hidrogênio é o elemento mais abundante no universo e é essencial para vida como conhecemos. Estima-se que seja 75% da matéria do universo em massa, incluindo 70% dos gases constituintes de Jupiter , além de ser o principal combustível de fusão nuclear, permitindo que o Sol produza uma enorme quantidade de energia. Na Terra, é o terceiro elemento mais disponível na atmosfera - combinado com oxigênio produz água (H20), necessária à toda vida no planeta e, quando combinada com carbono, proporciona uma série de compostos orgânicos, utilizados na produção de inúmeras necessidades moderna, de combustíveis a plásticos, borracha, entre outros.
O hidrogênio foi oficialmente reconhecido como substância química individualizada em 1766 por Henry Cavendish, mas foi utilizado por outros cientistas inadvertidamente quase 100 anos após sua descoberta oficial e desde então, o hidrogênio gasoso tem sido utilizado em diferentes aplicações. Na fabricação e processamento industrial, o hidrogênio gasoso é utilizado em células de combustível para automóveis, para processamento de combustíveis fósseis, na produção de amônia, como refrigerante de rotor em geradores elétricos e até mesmo como combustível para foguetes.
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Pesquisa e análises em laboratório
Menos conhecida, outra aplicação do hidrogênio é como gás de arraste em cromatógrafos gasosos (CG) - uma discussão que tem ganhado mais espaço recentemente como opção a substituição do hélio, que é historicamente mais utilizado como gás de arraste em CGs. Desde que a tecnologia em geradores de hidrogênio se tornou amplamente disponível, associado também com a escassez e custos crescentes do hélio, os geradores de hidrogênio se tornaram uma opção mais viável e interessante. Adicionalmente a isto, os geradores podem fornecer ao cromatógrafo gasoso quantidades de hidrogênio seguras e consistentes e, com maior velocidade óptima quando comparado ao hélio, permite análises mais rápidas em várias metodologias. Diferentemente do hidrogênio, o hélio é um recurso de reservas finitas e precisa ser extraído. Isto significa dizer que seu valor é ditado pelo consumo e demanda, gerando uma série de dúvidas quanto a sua disponibilidade e estabilidade no preço oferecido,
Tecnologia e justificativa
A tecnologia por trás dos geradores de hidrogênio tem evoluído ao longo do tempo, com os primeiros modelos não sendo particularmente sofisticados e frequentemente exigindo que os usuários utilizassem uma solução cáustica no gerador para produção do gás, a qual não era prática e nem segura. Entretanto, após várias décadas de desenvolvimento, a tecnologia utilizada mudou significativamente. Hoje em dia, os geradores de hidrogênio produzem gás através da eletrólise da água deioniza, utilizando membrana de troca protônica (Proton Exchange Membrane - PEM) havendo uma redução significativa no uso de substâncias perigosas para que o gerador funcione.
Uma das principais preocupações dos laboratórios envolve a revalidação das metodologias analíticas atuais com o uso de hidrogênio, já que vários procedimentos informam apenas a utilização do hélio como gás de arraste, tendo ainda alguns cenários impostos por órgãos governamentais como requisitos para atender a procedimentos operacionais padrão. Isto significa dizer que qualquer alteração no gás de arraste necessitará primeiramente de revalidação da metodologia utilizada, podendo ocasionar longos e dispendiosos processos. Entretanto, este é um cenário de mudanças já que ao longo dos anos, mais e mais metodologias vem sendo atualizadas com a inclusão do hidrogênio como gás de arraste e agora há mais informações disponíveis sobre como proceder com a alteração na metodologia.
Ainda assim, embora a substituição do gás de arraste possa acarretar maior tempo para revalidação das metodologias e causar certa relutância, a equação de Van Deemter (figura 1) demonstra claramente a capacidade do hidrogênio em reduzir o tempo de análise. Deste modo, proceder com a revalidação das metodologias pode ser justificada pelo aumento no fluxo de trabalho e na maior eficiência analítica, proporcionada pelo uso do hidrogênio a longo prazo.
Figura 1: Equação de Van Deemter
Outra preocupação frequentemente citada pelos laboratórios envolve questões de segurança na produção do hidrogênio sob demanda no laboratório, dada as características explosivas do gás. Estas preocupações são mitigadas já que o fluxo de hidrogênio produzido é muito baixo e levaria semanas para que a relação hidrogênio/ar atingisse um nível crítico, mesmo considerando um laboratório padrão e sem ventilação, caso ocorresse algum vazamento. Além disso, os geradores de hidrogênio da Peak possuem diversos recursos de segurança, como avançados sistemas de aviso e autodiagnóstico que, em caso de falha ou detecção de vazamento, irão interromper a produção de gás no sistema, informando ao usuário que entre em contato com o suporte técnico da Peak.
O uso de geradores de hidrogênio está aumentando à medida que mais laboratórios estão mudando das incertezas associadas ao uso do hélio, para uma fonte de fornecimento segura, prática e conveniente de gás sob demanda no laboratório.
