Uno de los temas críticos en la producción de hidrógeno verde es su costo económico comparado a la producción de otros combustibles fósiles, pero si esa comparación se lleva a un plano medioambiental y sustentable, sin duda, el hidrógeno verde lleva la delantera para resolver una serie de problemas asociados a la contaminación ambiental.

La vicedecana de la Facultad de Ingeniería de la UdeC y académica del Departamento de Ingeniería en Materiales, Claudia Carrasco, recordó que la única forma de producir hidrógeno verde es a través del agua (H2O), es decir, separando los elementos que componen las moléculas de agua (hidrógeno y oxígeno) a través del proceso denominado electrólisis. Actualmente, existen en el mercado algunas plantas comerciales y otras en proceso de adaptación industrial, pero requieren altos consumos de energía eléctrica y su eficiencia aún puede mejorar sustancialmente.

“La alternativa comercial establecida utiliza medio alcalino, es decir, un electrolito (agua) con PH básico, pero el problema es su baja conductividad eléctrica”, explicó Claudia Carrasco.

Para realizar la electrólisis, explicó, se utiliza un sistema de dos electrodos inmersos en agua: un ánodo y un cátodo. Entre estos electrodos se aplica una diferencial de potencial, lo que hace circular una corriente eléctrica entre ellos. Producto de esta corriente se genera oxígeno en el electrodo positivo e hidrógeno en el electrodo negativo. Como la conductividad eléctrica del agua en un medio alcalino (comercial) no es tan alta como en un medio ácido, el consumo energético es alto.

“De esta manera, surge la idea de producir hidrógeno verde a partir de un medio ácido (y no alcalino), es decir, con un PH menor, para así lograr que la conductividad eléctrica sea alta y, por lo tanto, el consumo energético mucho menor”.

– ¿Cuál es el problema? ¿por qué no se utiliza?

– Porque los materiales de los electrodos se corroen rápidamente haciendo inviable el proceso. Actualmente, se está probando a nivel comercial de mediana escala una tecnología que trabaja en medio ácido utilizando membranas y, por lo tanto, para que estas no se tapen deben utilizar agua extraordinariamente pura, lo que también complica el proceso.

Así, con este escenario y desde los laboratorios de ingeniería de materiales surge una alternativa que utiliza medio ácido, que no sólo funciona bien, sino que, además, cataliza la reacción y, por lo tanto, hace que todo salga mucho más rápido, más fácil y utilizando menos energía eléctrica. Mi investigación, en la que modifica los electrodos para hacerlos más resistentes y que el proceso utilice menos energía, está actualmente en proceso de patentamiento. En esta investigación participan además Pablo Tobosque, Carlos Rodríguez y Marisol Maríl, todos egresados de Ingeniería Civil de Materiales y pertenecientes al laboratorio Tfep (Thin Film and Electrochemical Processes).

Con agua de mar y líquidos percolados

Y mientras tanto, Claudia y su equipo siguen avanzando, esta vez planteándose un nuevo desafío: utilizar agua de mar para generar hidrógeno verde. De eso se trata el Fondecyt adjudicado recientemente y que está en línea con la producción de este importante combustible con múltiples usos y no utilizando agua dulce, “que es un bien cada vez más escaso”, puntualiza.

“El problema radica en que el agua de mar tiene muchos otros elementos, no sólo agua, como cloro y magnesio, entonces, estamos fabricando electrodos que, además, de generar la reacción de separación del agua, no permitan que estos otros elementos interfieran en el proceso. ¿Cómo se hace? modificando el material del electrodo, de tal manera que además de ser un catalizador para la obtención de hidrógeno, sea también selectivo”, contó Claudia, quien está trabajando en este tema con Marisol Maríl, estudiante de Doctorado.

Pero esto no queda ahí, puesto que a raíz de una colaboración con una alumna de la académica Marlene Roeckel de Ingeniería Civil Química, quien está trabajando en la purificación de lixiviados, es decir, de los líquidos que percolan en los vertederos, es que surge la idea de ver la alternativa de generar hidrógeno verde a partir de los tratamientos de estos residuos líquidos.

“Se sabe que los líquidos que genera la basura y percolan hacia el suelo, y subsuelo conllevan una serie de problemas de contaminación, y al colaborar con esta alumna para que pudiera purificar el lixiviado, se nos ocurrió que esa agua podría servir para generar hidrógeno verde, valorizando el residuo, y posteriormente, incluso, tal vez usarla para regadío”, contó Carrasco, quien trabaja junto a Roeckel y al estudiante de doctorado Javier Núñez en esta investigación, que podría contribuir a la sustentabilidad de vertederos y hacer todo el proceso rentable.