Unos investigadores de la Universidad RMIT han desarrollado un método más barato y eficiente desde el punto de vista energético para producir hidrógeno directamente a partir del agua de mar, lo que supone un paso decisivo hacia una industria verde del hidrógeno realmente viable. El nuevo método divide el agua de mar directamente en hidrógeno y oxígeno, evitando así la necesidad de desalinizarla y los costes, el consumo de energía y las emisiones de carbono que conlleva.
El hidrógeno se considera desde hace tiempo un combustible limpio para el futuro y una posible solución a los problemas energéticos más acuciantes, sobre todo para los sectores más difíciles de descarbonizar, como la industria manufacturera, la aviación y el transporte marítimo.
En la actualidad, casi todo el hidrógeno del mundo procede de combustibles fósiles y su producción es responsable de unos 830 millones de toneladas de dióxido de carbono al año, lo que equivale a las emisiones anuales del Reino Unido e Indonesia juntas.
Sin embargo, el hidrógeno "verde" libre de emisiones, obtenido mediante la división del agua, es tan caro que resulta inviable desde el punto de vista comercial y sólo representa el 1% de la producción mundial total de hidrógeno.
Nasir Mahmood, investigador principal del RMIT, afirma que los procesos de producción de hidrógeno ecológico son costosos y dependen del agua dulce o desalinizada. "Sabemos que el hidrógeno tiene un inmenso potencial como fuente de energía limpia, sobre todo para muchas industrias que no pueden pasar fácilmente a alimentarse con energías renovables", explica Mahmood.
"Nuestro método de producción de hidrógeno directamente a partir del agua de mar es sencillo, escalable y mucho más rentable que cualquier otro método de producción de hidrógeno ecológico existente en el mercado. Con un mayor desarrollo, esperamos que esto pueda impulsar el establecimiento de una próspera industria del hidrógeno verde en Australia".
Se ha presentado una solicitud de patente provisional para el nuevo método, detallado en un estudio a escala de laboratorio publicado en la revista de Wiley, Small.
La diferencia: un catalizador para el agua de mar
Para fabricar hidrógeno ecológico se utiliza un electrolizador que envía una corriente eléctrica a través del agua para dividirla en sus elementos componentes de hidrógeno y oxígeno.
En la actualidad, estos electrolizadores utilizan catalizadores caros y consumen mucha energía y agua: se necesitan unos nueve litros para producir un kilogramo de hidrógeno. Además, son tóxicos: no producen dióxido de carbono, sino cloro.
"El mayor obstáculo de utilizar agua de mar es el cloro, que puede producirse como subproducto. Si quisiéramos satisfacer las necesidades mundiales de hidrógeno sin resolver antes este problema, produciríamos 240 millones de toneladas de cloro al año, es decir, tres o cuatro veces más de lo que el mundo necesita en cloro. No tiene sentido sustituir el hidrógeno fabricado con combustibles fósiles por una producción de hidrógeno que podría estar dañando nuestro medio ambiente de otra manera", afirma Mahmood. "Nuestro proceso no sólo omite el dióxido de carbono, sino que además no produce cloro".
El nuevo método ideado por un equipo del grupo de investigación multidisciplinar Materiales para la Energía Limpia y el Medio Ambiente (MC2E) del RMIT utiliza un tipo especial de catalizador desarrollado para funcionar específicamente con agua de mar.
El estudio, en el que ha participado el doctorando Suraj Loomba, se ha centrado en la producción de catalizadores estables y muy eficaces que puedan fabricarse de forma rentable. "Estos nuevos catalizadores consumen muy poca energía y pueden utilizarse a temperatura ambiente", explica Mahmood.
"Aunque se han desarrollado otros catalizadores experimentales para la división del agua de mar, son complejos y difíciles de escalar. Nuestro planteamiento se centra en cambiar la química interna de los catalizadores mediante un método sencillo, que los hace relativamente fáciles de producir a gran escala, por lo que pueden sintetizarse fácilmente a escala industrial", explica Loomba.
Según Mahmood, la tecnología promete reducir considerablemente el coste de los electrolizadores, lo suficiente como para cumplir el objetivo del Gobierno australiano de producir hidrógeno ecológico a 2 dólares el kilogramo y hacerlo competitivo con el hidrógeno obtenido de combustibles fósiles.
Los investigadores del RMIT colaboran con socios industriales para desarrollar aspectos de esta tecnología. La siguiente fase de la investigación es el desarrollo de un prototipo de electrolizador que combine una serie de catalizadores para producir grandes cantidades de hidrógeno.
Guillermo calero
21/02/2023