Waterstof

De kracht voor gezondheid, sport en een duurzame toekomst

Meer en meer informatie wordt er bekend van de inzet van waterstof voor verschillende doeleinden. In deze blog duik ik in de informatie over dit kleinste molecuul ter aarde. Ik begin daarbij bij het begin.

Wat is waterstof

Waterstof (H₂) is een molecuul dat bestaat uit twee waterstofatomen. Het is het lichtste atoom dat er is. Het is kleurloos, reukloos en smaakloos. Waterstofgas is het meest voorkomende element in het universum!

Op aarde komt waterstof gebonden aan zuurstof in water (H₂O) of koolstof in organische moleculen. Tot zover meteen maar het scheikundige gedeelte, want dat is niet zo mijn ding. Interessanter vind ik het ook om te kijken waarom waterstof voor gebruikt kan worden.

Wat zijn de toepassingen van waterstof?

Waterstof komen we al op veel vlakken tegen in onze maatschappij. Zowel in de industrie, bij transport, in onderzoek en ook meer en meer met oog op gezondheid. Ik geef graag een kleine opsomming in mogelijkheden.

Industriële toepassing van waterstof

Als we naar de industrie kijken wereldwijd dan komen we waterstof in verschillende processen tegen.

Gebruik in de chemische industrie. Het is een essentiële bouwteen voor de productie van ammoniak (een component van kunstmest), methanol en andere chemicaliën.
Bij raffinage van aardolie. Waterstof wordt gebruikt om zwavel te verwijderen uit ruwe olie en om producten als benzine en diesel te verkrijgen.
In de metaalbewerking wordt waterstof gebruikt bij processen voor gloeien en solderen van metalen. Daarnaast wordt het ingezet als beschermgas om oxidatie te voorkomen.

Waterstof toepassingen op gebied van energie en transport

Waterstof kan gebruikt worden om elektriciteit op te wekken met water als enige bijproduct! Dit zou de basis kunnen zijn voor schone energie in voertuigen en draagbare elektronica.
Via elektrolyse kan waterstof geproduceerd worden uit wind en zonne-energie. Zo kan overtollige energie opgeslagen worden en, bij lage energieproductie of grote vraag, gebruikt worden om elektriciteit op te wekken.

Toepassing van waterstof in de ruimte- / luchtvaart

In het verleden werd waterstof gebruikt om zeppelins te laten zweven. Waterstof heeft een enorme drijfkracht omdat het zo licht is. Het kan grote constructies de lucht in krijgen. Het grote nadeel van het gebruik van waterstof op deze manier was de lichte ontvlambaarheid.
In de ruimtevaart wordt waterstof al decennialang gebruikt als krachtige raketbrandstof.

waterstofgas auto, waterstofgas trein, waterstofgas vliegtuig

Onderzoek met waterstofgas

Waterstof speelt een grote rol in diverse wetenschappelijke experimenten en technologische ontwikkelingen. Door de brede inzetbaarheid van waterstof vindt er wereldwijd veel onderzoek plaats naar de unieke eigenschappen van dit kleine molecuul. Richting toekomst zijn er dan ook grote verwachtingen voor toepassingen in technologie en tal van andere vakgebieden.

Een van de meest bijzondere onderzoeksgebieden vind ik zelf de toepasbaarheid van waterstof op gebied van gezondheid. Uit steeds meer onderzoek komt naar voren dat er mogelijke gezondheidsvoordelen zitten aan het gebruik van moleculair waterstof (H₂). Op cellulair niveau lijkt waterstof gas een bijzondere uitwerking te hebben op ons lichaam. En dat is uiteraard waar mijn interesse ook naar uitgaat als ik schrijf over dit kleine molecuul met grote waarde.

Wat weten we over de rol van waterstofgas in ons lichaam?

Er komt steeds meer kennis over de unieke eigenschappen van waterstof op moleculair niveau. Meer en meer lijkt het erop dat we ondersteuning van ons lichaam met waterstof zorgt voor een zachte, maar effectieve kracht die op cellulair niveau invloed uitoefent.

Zoals ik al benoemde is waterstof is het kleinste molecuul dat er bestaat. Hierdoor kan het makkelijk door ons lichaam bewegen. Het kan celmembranen passeren en het gaat zelfs door de bloed-hersenbarrière heen. Waterstof kan dus in alle delen van onze cellen en organen terecht komen. Zodoende kan het bij verschillende processen in het lichaam een positief effect geven. Ik zet hieronder een aantal dingen op een rijtje, wil je daarna nog een mooi artikel lezen over de rol van waterstof in ons lichaam klik dan hier.

Het opruimen van vrije radicalen

Door de selectieve antioxiderende werking van waterstof kan het schadelijke vrije radicalen in ons lichaam neutraliseren. (Door de selectiviteit reageert waterstof niet met nuttige radicalen!) Vrije radicalen zijn instabiele moleculen met een ongepaard elektron. Wanneer er een overschot aan vrije radicalen in ons lichaam ontstaat spreken we over oxidatieve stress. Vrije radicalen zijn agressieve deeltjes en kunnen schade aan onze cellen veroorzaken. Hierdoor ontstaat er een proces van veroudering en ziekte in ons lichaam.

De ontstekingsremmende eigenschap van waterstof

Uit onderzoek komt naar voren dat waterstof ontstekingsremmende eigenschappen heeft.
Een ontsteking is een natuurlijke reactie van het lichaam op verwonding of infectie. Wanneer wij chronische ontstekingen in ons lichaam hebben kan daar ziekte uit voortkomen. Waterstof kan dus een gunstig effect hebben op chronische aandoeningen waarbij ontstekingen een rol spelen.

Communicatie op celniveau verbeteren

Cellen communiceren constant met elkaar. Dit gebeurt via complexe signaleringsroutes die allerlei processen in het lichaam aansturen. Er zijn aanwijzingen dat waterstof bij kan dragen aan een betere celcommunicatie en homeostase (dit is het in evenwicht houden van interne processen).

Hoe krijgen wij waterstof in ons lichaam?

Door fermentatie van bepaalde onverteerbare vezels ontstaat er een hoeveelheid waterstof in onze darmen. Die hoeveelheid is variabel en wordt beïnvloed door wat we eten.

Om waterstof in ons lichaam te krijgen is het dus belangrijk dat wij het tot ons nemen. Dat kan het makkelijkste via inhalatie of het drinken van waterstofrijk water.

Waterstofgas inhalatie

Via een speciaal hiervoor ontwikkeld apparaat kun je een lage concentratie waterstofgas via bv. een neuscanule inademen. Deze manier van inhaleren van waterstofgas wordt in sommige onderzoeken en bij bepaalde therapievormen toegepast. (Let op! Door de hoge ontvlambaarheid kan inhalatie van een hoge concentratie puur waterstofgas gevaar opleveren.)
Onderaan deze blog heb ik een aantal verwijzingen geplaatst van onderzoek naar inhalatie van waterstofgas dat gepubliceerd is op PubMed.

Waterstofrijk water (Hydrogen water)

Dit is de meest gangbare vorm waarop mensen bewust moleculaire waterstof binnen krijgen. Er zijn verschillende manieren om waterstofrijk water te produceren. Allereerst door waterstoftabletten. Dit product bestaat vaak uit magnesium, zuren, bindmiddelen, vulstoffen en evt. natuurlijke of kunstmatige smaakstoffen. Door de tablet in aanraking te brengen met water ontstaat er waterstofgas. Dit water moet direct na het oplossen van de tablet gedronken worden.

Naast tabletten zijn er ook voorverpakte waterstofdranken te koop. Dit water wordt tijdens de productie met waterstofgas verzadigd en luchtdicht verpakt.

Tot slot komen er steeds meer waterstofgeneratoren op de markt. Dat zijn apparaten die door elektrolyse waterstofgas produceren en direct in het water oplossen. Voordeel hiervan is dat je steeds vers waterstofrijk water kunt produceren (niet voorverpakt).
Onderaan deze blog heb ik een aantal verwijzingen geplaatst naar onderzoek naar het drinken van waterstofrijk water dat gepubliceerd is op PubMed.

Electricity GIFfrom Electricity GIFs

Bij de elektrolyse van water wordt elektrische energie ingezet om water te splitsen in waterstofgas en zuurstof

Veiligheid van waterstof voor het lichaam

Bij alles wat we voor ons lichaam gebruiken is veiligheid een belangrijk punt. Hierbij geldt over het algemeen ‘hoe natuurlijker, hoe beter’. Waterstof is een lichaamseigen stof die, zoals ik al benoemde, in de darmen geproduceerd wordt. Uiteraard is er in de afgelopen jaren veel onderzoek gedaan naar het gebruik van waterstof en vanuit die onderzoeken heeft de Amerikaanse FDA de GRAS-status toegekend aan waterstof. (GRAS = Generally Recognized As Safe).

Japan is een land dat voorloopt in het onderzoek naar toepassingen van waterstof. Het Japanse Ministerie van Volksgezondheid, Arbeid en Welzijn (Ministry of Health, Labour and Welfare – WMLW) heeft waterstof in 2016 zelfs goedgekeurd als nieuwe medische behandeling voor patiënten na een hartinfarct. (Post-Cardiac Arrest Syndroom). Deze goedkeuring is een belangrijke erkenning van de potentiële therapeutische waarde en aanvaardbare veiligheid van waterstofgas. Wil je de studie lezen waarop deze goedkeuring is gebaseerd, klik dan hier. Om het vervolgonderzoek ook te lezen kun je deze link gebruiken. Uit dit onderzoek bleek dat waterstofgas oxidatieve stress, een belangrijke factor bij hersenschade na een hartstilstand, kan verminderen.

De potentiële voordelen van waterstof

Over de hele wereld vindt er onderzoek plaats naar de invloed van moleculair waterstof op het lichaam. Ik mag geen medische claims maken, dus ga geen specifieke bevindingen met betrekking tot ziektes benoemen. Wel voeg ik onderaan deze blog een aantal onderzoeken toe. Wil je meer specifieke info zoeken, ga dan naar pubmed en zoek op hydrogen-rich water of electrolyzed reduced water*. (Dit is de wetenschappelijke naam van het Kangen Water® dat ik zelf drink).

Uit de vele onderzoeken komen er mooi inzichten naar voren met betrekking tot het effect van waterstofgas op het lichaam. Hierbij wordt gekeken naar verschillende gebieden:

neutralisatie van overtollige vrije radicalen in het lichaam. Dit draag bij tot een oxidatief evenwicht, een fundamenteel aspect van de algehele gezondheid;
de rol van waterstofgas bij het verminderen van ontstekingsreacties;
er wordt gekeken naar potentiële beschermende effecten op het hersenen en het zenuwstelsel;
onderzoek naar de invloed van waterstofgas op de verschillende aspecten van de cardiovasculaire gezondheid;
sommige studies suggereren dat waterstof een rol kan spelen in de manier waarop het lichaam energie produceert en gebruikt;
effecten op spierherstel en vermoeidheid na inspanning;
de effecten van waterstof op de huid en verouderingsprocessen;
bepaalde onderzoeken richten zicht op interacties van waterstofgas met de darmflora.

Onderzoek naar de effecten van waterstof op onze gezondheid is dus volop in ontwikkeling.

Therapeutische waarde van waterstofrijk water

Om de therapeutische waarde van waterstofrijk water aan te geven worden de deeltjes waterstof per liter water gemeten worden. 1 ppm (parts per million) staat daarbij gelijk aan 1 mg van de te meten stof (hier waterstof) per liter (in dit geval water). Een hogere ppm betekent dus een hogere concentratie aan opgeloste watermoleculen.

Veel onderzoeken suggereren dat een concentratie van minimaal 0.5 ppm aan moleculair waterstof in water nodig is om potentieel meetbare gezondheidsvoordelen te ervaren. Voor de optimale effecten wordt uitgegaan van 1.0 – 1.6 ppm.
De maximale oplosbaarheid van waterstofgas is bij normale atmosferische druk en temperatuur beperkt tot ca. 1.6 ppm. Hogere concentraties worden vaak bereikt door het water onder druk te brengen. Zodra de druk wegvalt, kan de waterstof weer ontsnappen.
Hogere waarden worden niet per definitie als ‘nog beter’ beschouwd omdat het lichaam maar een bepaalde hoeveelheid waterstof per tijdseenheid kan verwerken. Overtollig waterstof wordt via de ademhaling uitgescheiden.
Kwalitatief goed water met een ppm tussen 0.5 en 1.6 lijkt voor nu het meest effectief uit de onderzoeken te komen.

Gebruik van waterstofgas bij sport

Door de groeiende interesse voor waterstof bereikt het steeds meer gebieden. Ook op het gebied van sport neemt de interesse toe. Sporters zijn vaak op zoek naar veilige (ook met oog op doping) en effectieve manieren om hun prestaties te verbeteren. Daarnaast is het optimaliseren van herstel na intensieve training van groot belang.

(Zware) inspanning zorgt voor een toename van vrije radicalen in het lichaam. Deze instabiele moleculen kunnen zorgen voor spiervermoeidheid en zelfs -schade. Waterstof werkt, zoals genoemd als antioxidant en kan overtollige radicalen helpen neutraliseren. Ook de ontstekingsremmende eigenschappen van waterstof dragen bij aan sneller herstel van spieren.
Inmiddels zijn er ook studies die suggereren dat waterstof een positieve invloed kan hebben op het uithoudingsvermogen. Dit komt mogelijk door de energieproductie op cellulair niveau.

De verwachting is dat, hoe meer onderzoek er plaats vindt, hoe meer de interesse voor gebruik van waterstof toe zal nemen.

Veilig met oog op doping. Waterstof en uithoudingsvermogen

Houdbaarheid van water dat rijk is aan waterstofgas

Wanneer je waterstof gebruikt voor jouw lichaam door het te drinken is het van belang dat je rekening houdt met de eigenschappen van waterstofgas. Doordat het moleculaire waterstof een vluchtig gas is, heeft het de neiging om te ontsnappen. De snelheid waarmee waterstof uit het water verdwijnt hangt af van verschillende factoren:

verpakking: let hierbij op materiaalkeuze. Sommige stoffen zijn poreuzer dan anderen. Ook zal er bij een open ‘verpakking’, bv. een glas makkelijk waterstofgas vervliegen. Beter is dus om gebruik te maken van een afgesloten (donkere, glazen) fles;
temperatuur: bij een hogere temperatuur zal het waterstofgas makkelijker vervliegen. Koel bewaren is dus aan te raden;
blootstelling aan lucht: ook contact met de lucht bevordert het ontsnappen van gas. Na gebruik de verpakking dus weer zo luchtdichtmogelijk afsluiten;
door schudden of beweging van het water, ontsnapt het waterstofgas ook makkelijker.

Het drinken van zo vers mogelijk waterstofrijk water heeft dus altijd voorkeur.

Meer informatie

* Het verschil tussen hydrogen-rich water (waterstofrijk water) en elektrolyzed reduced water (ERW) komt voort uit de manier van produceren. Hydrogen-rich water wordt doorgaans geproduceerd door direct waterstofgas onder druk in water te infuseren. Hierdoor ontstaat er een hogere concentratie opgeloste moleculaire waterstof in het water. ERW wordt met behulp van een waterionisatie apparaat geproduceerd door electrolyse van water. Dit proces leidt tot alkalische en zure stromen. ERW heeft drie belangrijk kenmerken: verhoogde pH, negatieve ORP-waarde wat de antioxiderende waarde aangeeft, opgelost moleculair waterstof. Bovendien wordt het ERW in het ionisatie apparaat ook gefilterd.

Als je meer wilt weten over ERW dan ben je ook welkom op mijn info-platform. Gezond drinkwater is de basis van ons bestaan, dus daar start ook de balans voor lichaam en geest!

Ik wil me aanmelden voor het info-platform

Ter informatie voeg ik hieronder nog artikelen toe met betrekking tot onderzoek dat gepubliceerd staat op PubMed.

Waterstofinhalatie:

Recente, grootschalige analyse van de effecten van waterstofgasinhalatie na een hartstilstand. - Efficacy of inhaled hydrogen on neurological outcome following brain ischaemia during post-cardiac arrest care (HYBRID II)
Wetenschappelijk artikel dat aantoont dat waterstofgasinhalatie oxidatieve stress vermindert bij patiënten na een hartstilstand. - Hydrogen gas inhalation alleviates oxidative stress in patients with post-cardiac arrest syndrome
Vroege pilotstudie die de veiligheid van waterstofgasinhalatie bij patiënten na een hartstilstand evalueerde. - Feasibility and Safety of Hydrogen Gas Inhalation for Post-Cardiac Arrest Syndrome - First-in-Human Pilot Study

Waterstofrijk Water (Drinkwater):

Wetenschappelijke analyse van de ontstekingsremmende en celbeschermende effecten van waterstofrijk water bij gezonde volwassenen. - Hydrogen-rich water reduces inflammatory responses and prevents apoptosis of peripheral blood cells in healthy adults: a randomized, double-blind, controlled trial
Publicatie die aantoont dat waterstofrijk water de stofwisseling van vetten en glucose kan verbeteren bij mensen met diabetes type 2 of verminderde glucosetolerantie. - Supplementation of hydrogen-rich water improves lipid and glucose metabolism in patients with type 2 diabetes or impaired glucose tolerance
Onderzoeksproject naar de verbetering van de kwaliteit van leven door waterstofrijk water bij kankerpatiënten tijdens radiotherapie. - Effects of drinking hydrogen-rich water on the quality of life of patients treated with radiotherapy for liver tumors
Dierexperiment dat suggereert dat waterstofrijk water gunstig kan zijn voor de hart- en vaatfunctie bij obesitas. - Drinking Molecular Hydrogen Water Is Beneficial to Cardiovascular Function in Diet-Induced Obesity Mice
Langetermijnstudie naar de effecten van waterstofrijk water op lichaamscompositie, bloedvetten en ontstekingsmarkers bij mensen met metabool syndroom. - The Effects of 24-Week, High-Concentration Hydrogen-Rich Water on Body Composition, Blood Lipid Profiles and Inflammation Biomarkers in Men and Women with Metabolic Syndrome: A Randomized Controlled Trial

Waterstof(rijk water) en Sport:

Analyse toont aan dat waterstofrijk water de spierfunctie verbeterde, de lactaatrespons verminderde en spierpijn na weerstandstraining verlichtte. - Hydrogen Rich Water Consumption Positively Affects Muscle Performance, Lactate Response, and Alleviates Delayed Onset of Muscle Soreness After Resistance Training
Wetenschappelijk onderzoek suggereert dat waterstofrijk water kan helpen vermoeidheid te verminderen tijdens herhaalde sprints bij voetballers. - Molecular Hydrogen Mitigates Performance Decrement during Repeated Sprints in Professional Soccer Players
Men vond dat waterstofrijk water spierbeschadiging verminderde en herstel bevorderde na zware training bij elite vinnenzwemmers. - Hydrogen-rich water supplementation promotes muscle recovery after two strenuous training sessions performed on the same day in elite fin swimmers: randomized, double-blind, placebo-controlled, crossover trial
Pilotstudie toonde aan dat waterstofrijk water op korte termijn het vermogen en herstel van de hartslag bij drakenbootatleten verbeterde. - Short-Term Consumption of Hydrogen-Rich Water Enhances Power Performance and Heart Rate Recovery in Dragon Boat Athletes: Evidence from a Pilot Study
Recente studie suggereert dat zevendaagse inname van waterstofrijk water de anaerobe prestaties bij getrainde wielrenners kan verbeteren. - Effects of 7-day intake of hydrogen-rich water on physical performance of trained and untrained subjects

Disclaimer: Mijn blog is geschreven omdat ik zelf meer wilde weten over waterstofgas en de werking en invloed ervan. Onderzoek naar waterstof is nog in ontwikkeling. Er kunnen geen rechten ontleend worden aan mijn schrijfsels. Iedereen draagt verantwoordelijkheid over zijn of haar keuzes, ik kan dan ook geen aansprakelijkheid dragen voor eventuele schade ontstaan door beslissingen die gemaakt zijn op basis van iets wat ik schrijf in deze blog of elders op mijn website. Alles wat ik schrijf op mijn website en online info-platform en alles wat ik vertel tijdens de (online) demonstraties is dan ook puur informatief bedoeld.