Miércoles  14 de Noviembre de 2018

En busca del combustible perfecto

Es el gas más abundante tanto de la Tierra como del universo, y es capaz de alimentar desde dispositivos eléctricos hasta automóviles, trenes y aviones. El rol del hidrógeno en la transición energética, y las investigaciones a las que está siendo sujeto.

En busca del combustible perfecto

El hidrógeno es el gas más abundante tanto en la Tierra como en el universo. Capaz de alimentar dispositivos eléctricos, automóviles y hasta trenes y aviones, su forma de obtención, suministro y almacenamiento es objeto de numerosas investigaciones. Es que este combustible promete convertirse en un pilar clave de la transición energética.

Según Graciela Abuin, coordinadora de la Unidad Técnica Electrodeposición y Tecnologías Electroquímicas del INTI, "las celdas de combustible pueden alcanzar, en la práctica, eficiencias de entre un 40% y un 50%" respecto de un sistema de generación eléctrica por vía combustibles fósiles. Además, reporta innumerables beneficios a nivel ambiental, puesto que "no genera emisiones nocivas ni contaminación sonora".

El problema es que no se puede obtener en estado puro en la naturaleza lo encontramos, por ejemplo, unido al oxígeno para producir moléculas de agua. Como siempre está atado a otros elementos, para aprovecharlo en celdas que generen electricidad, hay descomponer una molécula de agua o un hidrocarburo, o sea que hay que "fabricarlo".

La vía del gas natural y el petróleo, si bien más económica, no deja de provenir de fuentes contaminantes, cuya elaboración emite, como subproducto, dióxido de carbono. En cambio, el proceso de electrólisis (disociación electroquímica de una molécula de agua) al momento es más costoso, pero contempla la variable medioambiental. "Lo único que produce es el agua que se inyecta al inicio del proceso y puede ser reutilizada. Es un círculo virtuoso", expresa Ricardo Lauretta, responsable del laboratorio de Energía del Instituto Tecnológico de Buenos Aires (ITBA).

Porvenir incierto

Cuando se habla de los candidatos que reemplazarán a los combustibles fósiles, se cree comúnmente que el desarrollo de tecnologías vinculadas a las pilas de combustible podría disputarle el reinado a las baterías de litio. Para Abuin, esto no sería posible. "Estas tecnologías van a convivir y cada una va a encontrar su nicho", pronostica. La ingeniera propone que la movilidad eléctrica basada en litio, al tener una menor autonomía y requerir mayores tiempos de recarga, es más apropiada para vehículos pequeños y transporte urbano. Las celdas de hidrógeno, por su parte, se aprovecharían mejor en vehículos de gran porte y transportes de larga distancia.

"Parece que hubiera una especie de competencia entre litio e hidrógeno. La verdad es que son complementarios. Todos los automóviles que están funcionando a hidrógeno tienen a bordo baterías de litio. Porque, para el correcto funcionamiento de un vehículo y para que sea eficiente, es muy apropiado que, además de un motor de combustión interna de hidrógeno o celdas de combustible, tenga también almacenamiento de energía en baterías. Mejora enormemente la performance del vehículo", comenta Lauretta, quien interpreta que la industrialización de autos compuestos únicamente por baterías litio es solo un "primer paso" que tiene como destino la suplementariedad.

En la actualidad, unas pocas marcas fabrican masivamente coches propulsados por hidrógeno. Tras el Honda Clarity, lanzado en 2008, aparecieron el Toyota Mirai, el Hyundai Tucson Fuel Cell y el Hyundai Nexo, presentado recientemente. Lo que limita la expansión de este mercado, explica Abuin, son los escasos puntos de recarga creados en tanto tiempo. "Cuando la producción de coches de hidrógeno sea masiva, ahí se reducen los costos. Lo que pasa es que, para que eso ocurra, tiene que haber una infraestructura de producción y de distribución del hidrógeno", aclara Abuin, mientras trae como ejemplo el caso de California, donde hay instaladas 35 estaciones de provisión de hidrógeno operativas; otras 30 se encuentran en desarrollo.

Desde el ámbito local, Lauretta quien también fue coautor del Plan Nacional del Hidrógeno de 2013 comenta que, en el laboratorio que tiene a su cargo en el ITBA, se está trabajando desde 2014 con un chasis de bus provisto por Mercedes Benz para explorar diversas aplicaciones de la tecnología y construir finalmente un prototipo.

Rumbo a la industrialización

Uno de los problemas que preocupan a la hora de pensar en la masificación del hidrógeno es su almacenamiento. Abuin indica que encontrar la tecnología apropiada para ello supone todo un reto, ya que "tiene una densidad de energía volumétrica baja". Es decir, la cantidad de energía que puede acumularse por unidad de volumen es tan poca que, de utilizarse hidrógeno sin un tratamiento previo, el tanque a bordo podría llegar a ocupar dimensiones ridículas se habla de que, para recorrer una distancia de 400 kilómetros se necesitarían solo cuatro kilos de hidrógeno, pero con un depósito del tamaño de una pileta de natación familiar. La solución, agrega, es comprimirlo a presiones entre "300 a 700 bares; eso hay que sumarlo al costo y plantea temas de seguridad porque es un gas que es inflamable".

En un contexto de expansión de las energías limpias en la Argentina, impulsado por el Programa RenovAr, el potencial del hidrógeno se presenta como una solución que resuelve la dependencia de algunos emprendimientos a los fenómenos meteorológicos (viento, sol). Abuin expresa que la combinación de ambas tecnologías tiene un doble beneficio. Por un lado, resuelve el problema de la electrólisis se requiere más energía para romper la molécula que la que se obtendrá al utilizar el hidrógeno para generar energía eléctrica. Por otro, esta tecnología podría "aprovechar el exceso de electricidad generada por las renovables en los períodos de sobreoferta, almacenando esa energía en forma de hidrógeno que será utilizado luego para generar electricidad en períodos de sobredemanda o para alimentar vehículos".

Lauretta recuerda la primera planta experimental de producción de hidrógeno de América latina, montada en la ciudad santacruceña de Pico Truncado en 2003, donde se diseñaron prototipos de celdas de combustible, electrolizadores, quemadores catalíticos y almacenadores. También cita el caso de Hychico, una empresa que inauguró, en 2008, una planta piloto de hidrógeno. El proyecto, ubicado a 20 kilómetros de Comodoro Rivadavia en Chubut, cuenta con un parque eólico cuya energía se emplea para activar los electrolizadores que producen el hidrógeno. "De esa manera, almacenan energía en hidrógeno y luego la utilizan para poner en marcha grupos electrógenos y volver a generar electricidad", dice.

Entre las razones que conciben el de-sarrollo de este combustible como una oportunidad, Abuin destaca que aún no es una tecnología madura, por lo cual este sería el momento ideal para invertir e investigar. Además, a medida que se avance con un modelo de generación distribuida, esta podría convertirse en una alternativa viable para almacenar la energía que se devuelve a la red. "La extensión territorial de la Argentina ofrece nichos tecnológicos óptimos, como la alimentación de sitios aislados como, por ejemplo, estaciones de comunicación en sitios no conectados a la red".

Lauretta hace hincapié en la ventaja de generar trabajo calificado asociado a la industria como el hecho de, al contrario de lo que pasa con el litio, evitar todos los problemas ambientales vinculados con la fase minera. Otra de las oportunidades la trae el concepto de smart grids, que implica la necesidad de contar con "sistemas informáticos de control sofisticado", acota Abuin.

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