¿Qué es lo que van a quemar en lugar de carbón? Agua, respondió Pencroft. El agua, descompuesta en sus elementos por la electricidad. Sí, amigos míos, creo que algún día se empleará el agua como combustible, que el hidrógeno y el oxígeno de los que está formada, usados por separado o de forma conjunta, proporcionarán una fuente inagotable de luz y calor. El agua será el carbón del futuro.” Julio Verne, La isla misteriosa (1874)
Por Federico Nores Pondal y Joaquín Ubogui* (Y-TEC)
Si pretendemos dejar a las futuras generaciones un planeta habitable, deberíamos empezar cuanto antes a fomentar una política de desarrollo sustentable, aplicando, por ejemplo, tres acciones simultáneas en el plano energético, sin necesidad de renunciar a nuestros requerimientos actuales. La primera: reducir el empleo de los combustibles fósiles como fuente de energía. La segunda: desarrollar tecnologías de captura de CO2, gas causante de efecto invernadero, para que sean aplicadas en todos los procesos que utilizan hidrocarburos fósiles como combustible. La tercera: aumentar la oferta de energía a partir de fuentes renovables. Todo ello, sin olvidarnos de promover políticas enfocadas al ahorro energético, así como a la mejora continua en la eficiencia de los procesos energéticos.
En este contexto, varios países desarrollados ya comenzaron a preparar una transición controlada hacia una nueva forma, limpia, segura y confiable, de producción y consumo energético. Una de las respuestas, que ya se está viendo en Europa, EE.UU. y Japón, es el uso del hidrógeno como combustible, y su transformación en electricidad por medio de las llamadas celdas de combustible. Estas celdas son dispositivos donde se produce la oxidación controlada del H2 para generar electricidad, justamente el proceso inverso de la electrólisis.
El hidrógeno es el elemento químico más abundante en el universo, pero en la Tierra se encuentra unido a otros átomos, en particular, al carbono en los hidrocarburos y al oxígeno en el agua. Por consiguiente, se debe consumir energía para separarlo y purificarlo.
El atractivo del hidrógeno consiste en que ofrece, a largo plazo, la posibilidad de establecer un ciclo energético cerrado, intrínsecamente limpio. Partiendo de agua pura, separándola en sus componentes (H2 y O2) mediante energía de origen renovable, se podría almacenar y distribuir el hidrógeno para, finalmente, quemarlo siguiendo procesos térmicos convencionales (motores y turbinas) o consumirlo más eficientemente en dispositivos electroquímicos (celdas de combustible). En cualquier caso, el único residuo sería la misma agua pura que previamente habíamos insumido.
Hay justamente un inconveniente con las fuentes renovables, como la solar o la eólica, y es que son intermitentes, es decir, no están disponibles bajo requerimiento. El hidrógeno se presenta como una oportunidad para almacenar temporalmente esas energías, para su uso posterior.
El carácter limpio o no del hidrógeno estará determinado por el tipo de energía primaria que se utilice para producirlo. Hoy en día, cerca del 90% del hidrógeno en el ámbito global se produce a partir del reformado de gas natural. Para lograr la sustentabilidad, es necesario el uso de fuentes primarias de energías limpias y no agotables. Por este motivo, nuestro grupo de trabajo en la Gerencia de Energías Renovables de Y-TEC está orientado principalmente a la producción y purificación de hidrógeno de fuentes renovables, aunque también estamos comenzando un proyecto de celdas de combustible.
Dos proyectos en marcha
En lo que respecta a la producción, existen dos proyectos activos en Y-TEC. El primero consiste en la fabricación de una celda para la generación de hidrógeno por estimulación pulsada. Si bien existen electrolizadores comerciales con eficiencias del 60-70%, en este proyecto se pretende desarrollar un método que permita obtener hidrógeno gaseoso del agua a partir de fuentes variables de tensión, con lo que se busca, según algunos reportes consultados, lograr mayor eficiencia.
El segundo proyecto propone producir hidrógeno a partir de la radiación solar, mediante un reactor de hidrólisis fotocatalítica del agua, con una eficiencia energética (y económica) que mejore sustancialmente el rendimiento del área activa expuesta a la radiación, concentrada mediante ópticas parabólicas. El objetivo de este proyecto multidisciplinario, ejecutado en conjunto con grupos de la CNEA y de la UNMdP, es el desarrollo de los catalizadores, reactores, concentradores solares y los sistemas de integración y control necesarios para la generación fotoelectroquímica de hidrógeno y oxígeno a partir de agua y radiación solar. De este modo, se pretende investigar el efecto de la intensidad de la radiación concentrada y no solamente el de la frecuencia, como es usual.
Si bien ambos procesos son diferentes en cuanto a los mecanismos de ruptura del enlace del agua, en ambos sistemas será necesario contar con la posibilidad de separar los gases H2 y O2 producidos. En consecuencia, Y-TEC está trabajando, junto con grupos del INIFTA, en el desarrollo de membranas, a partir de combinar polímeros y MOF (Metal Organic Frameworks), que efectúen dicha separación de manera eficiente.
El hidrógeno como combustible
En lo que respecta a la aplicación del H2 como combustible, se pretende desarrollar y estudiar, juntamente con el LPC/ITHES de la UBA/CONICET, celdas de combustible tipo PEM, para las cuales se desarrollarán nuevos catalizadores y membranas. A mediano plazo, estas actividades se enmarcan en el ámbito nacional dentro de un grupo de iniciativas de fomento al desarrollo de las tecnologías del hidrógeno (esto es, producción, almacenamiento, transporte y sus aplicaciones) a partir de la Ley Nacional de Hidrógeno (Ley N° 26.123), aprobada en el 2006 por el Congreso de la Nación, a la espera de su reglamentación por el Poder Ejecutivo.
La reglamentación de esta ley prevé el otorgamiento de subsidios y el desarrollo de infraestructura, impulsando la I+D de hidrógeno en el país. En nuestro ámbito, el Dr. Juan P. Zagorodny, gerente de Energías Renovables de Y-TEC, y el Dr. Miguel A. Laborde, miembro del Directorio de Y-TEC, participaron activamente en la redacción del Plan Nacional de Hidrógeno previsto por esta ley.
En nuestro país, una iniciativa pionera es la planta experimental y estación de servicio de hidrógeno en Pico Truncado, Santa Cruz, que en poco tiempo inaugurará una boca de expendio que mezclará GNC con un 20% de hidrógeno. En el orden mundial, la automotriz Toyota anunció en estos días la salida al mercado de un modelo impulsado 100% con hidrógeno, el FCV, que se comercializará en el mundo a partir de abril del corriente año, en primera instancia en Japón. En la misma línea avanzan otras automotrices, como Honda y las alemanas Audi y Volkswagen.
Dar el paso hacia la diversificación de la matriz energética en la Argentina mediante el fomento del desarrollo de tecnologías sustentables como las del hidrógeno permitirá generar, a mediano y largo plazo, grandes ventajas económicas y sociales para el país.
No hay comentarios:
Publicar un comentario