Technology Spain León, León, Wednesday, July 23 of 2008, 17:04

"Nuestro laboratorio es pionero en la utilización de energías renovables para producir hidrógeno"

José Luis García Fierro, profesor de Investigación del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)

IGC/DICYT El hidrógeno es una de las grandes esperanzas como posible alternativa a los combustibles tradicionales: es abundante, su combustión produce gran cantidad de calor que se puede convertir en energía y no genera sustancias contaminantes, sólo vapor de agua. Pero hay un inconveniente: es un elemento que no se encuentra libre en la naturaleza, por lo que hay que separarlo de otros compuestos (agua, hidrocarburos, etc.) en un proceso que requiere mucha energía. Para tratar de resolver este problema trabaja José Luis García Fierro (León, 1948), investigador del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) y autor de más de 500 publicaciones científicas y 13 patentes. En esta entrevista concedida a DiCYT reflexiona sobre su trabajo y el futuro del hidrógeno como combustible.

 

Pregunta (P): ¿En qué trabaja actualmente su equipo de investigación?

Respuesta (R): En la actualidad trabajamos en varios proyectos de producción de hidrógeno financiados mediante Programas Nacionales, la Comunidad de Madrid y las industrias del sector de la energía. Todos estos proyectos son innovadores en cuanto que hemos dado un paso adelante respecto a las tecnologías clásicas de producción, que se basan en la utilización de precursores fósiles (gas natural e hidrocarburos). En esta área concreta, prácticamente todas nuestras actividades se centran en la utilización de energías renovables, tales como energías solar y eólica, como energía primaria para romper la molécula de agua y generar hidrógeno. 

 

P.: ¿Cómo se obtiene el hidrógeno?

R.: El hidrógeno (H2) es, sin duda, el gas combustible por excelencia. Cuando se oxida con aire genera una cantidad elevada de calor y solamente produce vapor de agua como producto de la oxidación. Esta es la gran diferencia que tiene respecto a otros combustibles de origen fósil, tales como carbón, gas natural o petróleo, los cuales emiten durante su combustión no sólo dióxido de carbono (CO2) sino también otros compuestos contaminantes (dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno y partículas sólidas). Pero no todo son ventajas. El hidrógeno prácticamente no se encuentra libre en la naturaleza, se encuentra combinado formando agua, hidrocarburos como el gas natural y petróleo y también material vegetal. Por tanto, se debe extraer mediante tecnologías específicas.

 

P.: ¿Qué tecnologías ensayan y en qué principios científicos se basan?

R.: Las tecnologías implantadas en la industria, que se vienen aplicando a lo largo de los últimos 80 años, se basan en la gasificación del carbón, el reformado del gas natural e hidrocarburos con vapor de agua y la electrólisis de agua. Sin embargo, las tecnologías de gasificación de carbón y de reformado de hidrocarburos generan cantidades muy elevadas de CO2. En la electrólisis se obtiene hidrógeno y oxígeno y sólo se consume electricidad, pero si se produce en una central térmica donde se quema carbón o gas natural también se genera CO2. Para evitar este problema se abordan nuevas metodologías de producción de hidrógeno que utilizan agua como fuente primaria de hidrógeno. Evidentemente, la ruptura de la molécula de agua en sus componentes (hidrógeno y oxígeno) consume energía, pero se pretende que ésta proceda de fuentes renovables. Nuestro laboratorio está trabajando en esta dirección en los últimos años y los logros son ciertamente notables.

 

P.: ¿Cómo se puede utilizar el hidrógeno como combustible?  ¿Hay tecnología preparada para este cambio?

R.: La forma más simple de utilización es mediante la combustión controlada con aire, un proceso que genera gran cantidad de energía térmica que puede convertirse en energía mecánica en un motor térmico y así aprovecharla en automoción.

 

P.: ¿Qué modificaciones hay que hacer para utilizarlo en los motores de los automóviles, por ejemplo?

R.: La combustión del hidrógeno está perfectamente demostrada e implantada en la industria del automóvil. BMW dispone de un modelo que funciona con motor térmico alimentado con hidrógeno gaseoso. El motor, y principalmente el sistema de carburación, se debe ajustar para garantizar la combustión perfecta del hidrógeno. Aún más atractivo es el concepto de las celdas de combustible, dispositivos que generan electricidad a partir del hidrógeno. Los automóviles equipados con estos dispositivos sustituyen el motor térmico por un motor eléctrico, consiguiendo una eficiencia superior a los motores térmicos. Además, las celdas de combustible no emiten ningún tipo de contaminante. Sin embargo, los automóviles con celdas de combustible necesitan una infraestructura de distribución de hidrógeno que garantice el repostaje en cualquier punto. Sin una buena red de producción y distribución del hidrógeno gaseoso, la tecnología de celdas de combustible, al igual que los motores térmicos alimentados con H2, calará muy lentamente en el sector del transporte.

 

P.: ¿Cómo se podría utilizar el hidrógeno en otros lugares donde se produce actualmente energía (centrales térmicas, por ejemplo)?

R.: Como dije antes, la energía almacenada en la molécula hidrógeno se puede liberar en forma de calor mediante oxidación controlada con aire o bien por oxidación electroquímica en una celda de combustible para generar electricidad. Cualquiera de las dos opciones puede utilizarse para generar energía en una planta industrial o en instalaciones más pequeñas que permitan el uso distribuido de energía. Otra opción más atractiva es disponer de celdas de combustible en bloques de viviendas u hospitales. Como proyección de futuro, las centrales térmicas, y especialmente las centrales solares que permiten alcanzar temperaturas próximas a 1000 ºC, son instalaciones idóneas para fabricar hidrógeno a partir del agua.

 

P.: ¿Cuándo se puede marcar el inicio de la utilización industrial del hidrógeno como energía?

R.: El hidrógeno como reactivo se viene utilizando en la industria química desde hace un siglo, en fertilizantes, fabricación de metanol o refino del petróleo, entre otras actividades. La utilización del hidrógeno en el sector de la energía está al comienzo. La combustión controlada en motores térmicos y la oxidación electroquímica en celdas de combustibles están perfectamente demostradas en el sector del transporte, pero la barrera principal que debe sobrepasarse para que estas tecnologías se implanten es que se desarrolle en paralelo una infraestructura de producción y distribución que garanticen el repostaje de hidrógeno. El tiempo para crear tal infraestructura no será largo, si bien requerirá al menos dos décadas.

 

P.: ¿Hacia dónde va la investigación en este campo?

R.: A medio-largo plazo las tecnologías idóneas de producción de hidrógeno utilizarán el agua como materia prima y la energía requerida en tales procesos tendrá un origen renovable. Estas direcciones se están explorando en los laboratorios más avanzados en tecnologías de hidrógeno, entre los que nuestro laboratorio es pionero.