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.
En un paso decisivo hacia una industria verde del hidrógeno realmente viable, el nuevo método divide el agua de mar directamente en hidrógeno y oxígeno. El nuevo proceso prescinde de la desalinización y de los costes, el consumo de energía y las emisiones de carbono que conlleva.
El nuevo método se ha detallado en un estudio a escala de laboratorio publicado en la revista Small de Wiley.
Hidrógeno verde
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 métricas 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, que se obtiene dividiendo el 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.
El Dr. 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.
Pero para ser realmente sostenible, el hidrógeno que utilicemos debe estar libre de carbono al 100% durante todo el ciclo de vida de su producción y no debe mermar las valiosas reservas de agua dulce del planeta.
¿En qué consiste este método?
“Nuestro método para producir hidrógeno directamente a partir del agua de mar es sencillo, escalable y mucho más rentable que cualquier otro método de producción de hidrógeno ecológico actualmente en el mercado. Con un mayor desarrollo, esperamos que esto pueda impulsar el establecimiento de una próspera industria del hidrógeno verde en Australia”.
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.
La diferencia: un catalizador para el agua de mar
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, su producción es tóxica: no producen dióxido de carbono, sino cloro.
Mahmood prosigue: “El mayor obstáculo de la utilización de 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 anuales de cloro, 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 la producción de hidrógeno que podría estar dañando nuestro medio ambiente de otra manera”.
“Nuestro proceso no sólo omite el dióxido de carbono, sino que además no produce cloro”, añadió.
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 participó el doctorando Suraj Loomba, se centró en la producción de catalizadores estables y de alta eficacia que pudieran fabricarse de forma rentable.
Nuevos catalizadores
“Nuestro enfoque se centró en cambiar la química interna de los catalizadores mediante un método sencillo, que los hace relativamente fáciles de producir a gran escala para que puedan sintetizarse fácilmente a escala industrial”, señaló Loomba.
Mahmood añadió: “Estos nuevos catalizadores (fosfuro de níquel-molibdeno poroso dopado con nitrógeno) necesitan muy poca energía para funcionar y podrían utilizarse a temperatura ambiente. Aunque se han desarrollado otros catalizadores experimentales para la división del agua de mar, son complejos y difíciles de escalar”.
Mahmood explicó que la tecnología promete reducir considerablemente el coste de los electrolizadores, lo suficiente para cumplir el objetivo del Gobierno australiano de producir hidrógeno ecológico a 2 UA/kilogramo, para que sea 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.
Se ha presentado una solicitud de patente provisional para el nuevo método.
Posibles usos
Esto tiene muy buena pinta para las zonas donde hay mucho sol o energía eólica con fácil acceso al agua de mar. Esa situación podría ser competitiva frente a las fuentes de producción fósiles. Habría que hacer una inversión impresionante para la energía y el sistema de proceso. Pero, ¿duraría las décadas necesarias para obtener beneficios?
El trabajo del grupo RMIT parece ser el sistema y proceso de producción de hidrógeno más exitoso e innovador que hemos visto hasta ahora. Una temperatura baja, una potencia relativamente baja y aparentemente sin preparación de agua es, sin duda, un gran paso adelante.
