El hidrógeno y la energía limpia

¿Cómo obtener energía sin dañar el medio ambiente? Una de las propuestas es usar como combustible el elemento más abundante en el universo Conexión mundial  

Autor:

Juventud Rebelde

La frase que encabeza este trabajo es un tema de referencia en la energética contemporánea: ¿Cómo obtener energía sin dañar el medio ambiente? Una de las respuestas que se estudia hoy está asociada con el uso como combustible del elemento más abundante en el universo: el hidrógeno.

En estos momentos las grandes firmas de autos experimentan la sustitución de los motores de gas, diésel y gasolina por otros de hidrógeno.

La causa radica en que los combustibles fósiles provocan varios efectos nocivos: los gases de escape contaminan el aire y, en general, el medio ambiente, además de originar la emisión de gases de efecto invernadero, que provoca el sobrecalentamiento de la Tierra, con consecuencias dramáticas a largo plazo.

Mientras, los dispositivos basados en el hidrógeno prácticamente no emiten contaminantes secundarios. ¿Cómo usar el hidrógeno para impulsar un auto? La forma más aconsejable en estos momentos es a través de las llamadas pilas de combustible. Estas son muy prometedoras ya que, amén de ser eficientes (mucho más que los motores de combustión interna) emiten como desecho... agua pura.

Si se sustituyeran los motores de combustión interna que en estos momentos circulan en el mundo por motores a hidrógeno, el recorte en la emisión de gases nocivos sería notable.

Veamos el funcionamiento de una pila de combustible: se alimenta con hidrógeno y oxígeno; el primero pasa por el ánodo de la pila (un electrodo catalizador de platino), donde cada átomo (formado por un electrón y un protón) libera su electrón, siendo este separado del protón por una membrana. El electrón circula por un circuito externo, haciendo trabajo para que se mueva el motor del auto. Luego, dos protones se encuentran con un átomo de oxígeno y dos electrones en el cátodo, se combinan y se forma una molécula de agua, el único residuo de la reacción. Limpio, simple, con pocas partes móviles, el ideal del transporte actual. ¡Adelante entonces, usemos el hidrógeno!

No tan sencillo

De seguro ya usted debe esperar obstáculos. Y en efecto, los hay. Aunque el hidrógeno es el elemento más abundante en el universo, en la Tierra casi no se encuentra en estado libre, ya que la mayor parte está en forma de agua. Para separarlo se usa la electrólisis, que es inducida por corriente eléctrica, y separa el oxígeno del hidrógeno. No hay que tener conocimientos profundos de Física para entender que la electrólisis gasta una energía igual a la que luego se libera al recombinarse el oxígeno y el hidrógeno, dando como resultado neto ¡cero energía! Si además en los procesos intermedios existen pérdidas, el balance del ciclo es negativo. Debe buscarse otro mecanismo para obtener hidrógeno.

Hay distintas reacciones químicas con hidrocarburos que liberan hidrógeno, pero tienen un serio problema: también liberan CO2 a la atmósfera. Si lo que se desea es una energía limpia, no es lógico comenzar con un procedimiento que emite gases nocivos al ambiente. También se podría producir a partir de electricidad generada en plantas nucleares, pero para que sea viable, la energética nuclear debe resolver el problema de los desechos radiactivos y de la seguridad nuclear.

Ese es un primer problema con el hidrógeno, y si va a sustituir a los combustibles convencionales en el transporte, el problema será muchas veces mayor, pues las cantidades que deberán producirse serán colosales (unas diez veces más que en la actualidad).

Hay más problemas: el almacenamiento y distribución del hidrógeno pueden ser realmente engorrosos. Como es un gas de baja densidad, para almacenar cantidades importantes hay que usar un contenedor muy grande, o liquefactarlo, almacenándolo y distribuyéndolo en estado líquido, o quizá ligado a sólidos con gran capacidad de absorción. También debe tenerse en cuenta que la reacción por la combinación de hidrógeno y oxígeno, cuando transcurre a altas energías, es muy explosiva, más aún que la gasolina, así que surgen problemas de protección ante riesgos de accidentes en la producción, el almacenamiento y la distribución.

Las normas de seguridad de los autos y camiones energizados con celdas de combustible deben ser elevadas, lo que los hace costosos. Esto se suma a los altos costos de las mismas celdas (un motor a celdas puede costar 30 000 dólares) para que muchos se muestren dubitativos ante su uso masivo.

Como hemos visto, el hidrógeno es más un medio para almacenar energía que una fuente de energía en sí misma. Esta es la causa por la cual se piensa en utilizarlo para lograr que el transporte no sea contaminante, y nunca para la generación de electricidad a escala industrial.

Quizá la forma más eficiente de usarlo sea producirlo en el sitio donde se va a consumir. Una planta de abastecimiento estándar estará formada por una celda electrolítica, junto con el equipo de liquefacción del hidrógeno o de mezcla con matrices sólidas, y luego el combustible será trasvasado al vehículo que desea repostarse.

¿De dónde vendrá la electricidad para producir el hidrógeno a partir del agua? Para que el hidrógeno sea ecológicamente limpio, tendrá que salir de fuentes renovables de energía, pues en otro caso no ayudaría a combatir la emisión de gases de efecto invernadero. Y esta es la causa esencial que justifica la introducción masiva del hidrógeno.

Un ejemplo está en el proyecto islandés de sustituir el combustible de sus autos y su flota pesquera por hidrógeno, ya que Islandia es rica en fuentes geotermales e hidroeléctricas. En otras partes del mundo se experimenta la producción de hidrógeno a partir de fuentes renovables en momentos de exceso de generación, para luego extraer su energía en situaciones de déficit.

Así, el uso del hidrógeno en el transporte está asociado con el desarrollo de las fuentes renovables de energía. La más promisoria es el uso de celdas solares para convertir directamente la energía del Sol en electricidad. Y en segundo lugar, la energía cinética de los vientos, convertida directamente en electricidad en los generadores eólicos. Ambas pudieran solucionar también los problemas ecológicos que implica generar electricidad para el uso industrial y doméstico. (Tomado del Semanario Orbe, de la Agencia Prensa Latina)

*Doctor en Ciencias Físicas. Departamento de Física General y Matemáticas. Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas (INSTEC) de Cuba.

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