La tercera entrega del ciclo semanal que organiza la Provincia de Río Negro en el marco del Plan Estratégico Río Negro Hidrógeno Verde hizo foco en la conversión electroquímica de energía basada en tecnologías de Hidrógeno y en un cambio de paradigma desde el tratamiento de aguas residuales hacia el aprovechamiento de un  recurso renovable. 

Por Lic. Daniela Bentivoglio 

La moderadora del encuentro fue Natalia Sofía Pretz, secretaria de Coordinación de la Secretaría General del Gobierno de Río Negro. Tras los correspondientes agradecimientos presentó a los expositores del día resaltando su alta formación académica y visibilizando su agrado por esta tercera propuesta del ciclo de charlas.

La primera ponencia estuvo en manos del Dr. Walter Triaca, quien entre otros cargos es Investigador Superior del CONICET. Su exposición estuvo dedicada a la conversión electroquímica de energía basada en tecnologías de Hidrógeno.

Retomando algunos conceptos de las dos charlas anteriores, el Dr. Triaca resaltó la importancia del Hidrógeno como almacenador y transportador de la energía obtenida a partir de fuentes primarias renovables: “En sistemas sostenibles de energía los dispositivos de conversión, tales como turbinas eólicas o convertidores solares, requieren almacenar y transportar esa energía para poder ser utilizada en los períodos de falta de viento o ausencia de luz. Precisamente esa función la cumple la conversión electroquímica de energía con las tecnologías de Hidrógeno, las cuales permiten almacenar la energía de las fuentes primarias y equilibrar el desfasaje entre generación y consumo”.

El experto explicó el ciclo del Hidrógeno y advirtió que se lo puede almacenar como gas, como líquido o como estructuras sólidas en hidruros metálicos y nanoestructuras de carbono, campo donde el CONITEC y el Centro Atómico Bariloche están trabajando en conjunto desde hace varios años.

“En la forma más convencional de producir electricidad se emplea un combustible fósil que por su combustión con el oxígeno produce dióxido de carbono, agua y libera una cierta cantidad de calor. La energía química del combustible fósil se convierte en calor, luego en trabajo mecánico y finalmente en electricidad. En todas esas etapas se pierde energía y calor y hay una gran emisión de contaminantes. Se desperdicia el 85% de la energía química contenida en el combustible fósil además de contaminar el ambiente”, precisó Triaca.

Por oposición, en la combustión del Hidrógeno no hay emisión de contaminantes, porque sólo se libera agua y calor: “Y si esa combustión la conducimos en una celda combustible, la reacción global es la misma que en la combustión térmica sólo que en lugar de liberarse calor se produce electricidad, logrando un 70% de eficiencia práctica”, resumió.

Ventajas de las celdas de combustible: 

• Alta eficiencia de conversión de energía química en electricidad
• No contaminan el medio ambiente porque el único producto es agua
• Operan silenciosamente, dado que no tienen partes móviles
• Rápida entrada en servicio
• Flexibilidad respecto al tipo de combustible
• Modularidad
• Mínimo mantenimiento (no hay desgaste mecánico)
• Capacidad de cogeneración (electricidad/calor)  

Tras una detallada aproximación sobre la tecnología de los electrodos de celdas de combustible, sus características y requisitos para su funcionamiento, el Investigador del CONICET se refirió a las aplicaciones de las celdas de combustible, siendo la generación distribuida o descentralizada una de las principales opciones.

“El Hidrógeno Verde producido por electrólisis es el más puro”, señaló Triaca para  posteriormente remarcar que “actualmente hay mucho interés en utilizar el Hidrógeno para el transporte, principalmente en vehículos eléctricos con cero emisión de contaminantes”. Sin embargo, también advirtió que “el almacenamiento adecuado del Hidrógeno resulta todavía un problema, particularmente para aplicaciones móviles, debido a su baja densidad volumétrica, aunque se están estudiando alternativas”.

El Dr. Triaca repasó, finalmente, el avance de los autos eléctricos, concluyendo que el más avanzado a la fecha es el Toyota Mirai 2021, que alcanza una potencia de 134 kW (182 CV), con una autonomía de 650 km, una velocidad máxima de 175 km por hora y una aceleración de 0 a 100 km en 9 segundos.

Cambiando el paradigma 

La Dra. María Belén Prados es Investigadora Adjunta del CONICET en la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) y, entre otros puntos de su amplio currículum, se destaca como miembro del Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable de la misma institución. Su presentación en este tercer Jueves de Hidrógeno propuso un cambio de paradigma desde el tratamiento de aguas residuales hacia el aprovechamiento de un recurso renovable.

Al respecto, la experta explicó que estamos viviendo en un mundo con un incremento de la densidad poblacional muy significativo, que trae aparejada una crisis energética, con el consecuente impacto en el ambiente y en la provisión de alimentos y de agua.

En cuanto a la crisis ambiental, la Dra. Prados advirtió que el agua es uno de los recursos que están siendo sobre-explotados, al igual que el petróleo, el gas natural y el carbón. Otra de las consecuencias de esta grave problemática es la contaminación de ambientes terrestres y acuáticos con residuos sólidos, químicos disueltos y la contaminación del aire. En este aspecto se centró la especialista, citando un caso que está estudiando su grupo de investigación del iEDS: la Cuenca del río Reconquista, en cuyos márgenes habitan más de 4 millones de personas, es decir, casi el 12% de la población del país.

“El 90% de esos habitantes no tiene conexión a cloacas, por lo cual los efluentes cloacales se vierten sobre el río sin ser tratados. Lo mismo ocurre con los efluentes de las industrias allí instaladas. Estas aguas tienen una alta concentración de metales pesados”, visibilizó la Dra. Prados.

Sin embargo, señaló con optimismo que la sociedad ha ido evolucionando desde una Economía Lineal que generaba toneladas de residuos hacia una Economía del Reciclado y posteriormente una Economía Circular que tiende a reciclar, reutilizar y reducir la basura. Siguiendo esa línea, Prados precisó que “si se pueden extraer los metales de la cuenca del río Reconquista, estaríamos generando dos efectos beneficiosos: la limpieza y remediación de un ambiente muy deteriorado, y por otro, la recuperación de un recurso, metales que pueden ser reutilizados en la industria”.

“Identificando cuáles son los componentes principales de cada tipo de efluente -indicó- puedo diseñar una estrategia para recuperar compuestos de interés y transformar esas aguas residuales en un recurso renovable”. En ese sentido, la investigadora detalló: “Los efluentes cloacales se caracterizan por tener una alta carga de compuestos orgánicos. Varios estudios han demostrado que la energía potencial contenida en esos compuestos es muy superior a la que actualmente se emplea para los tratamientos convencionales de efluentes cloacales. Es decir, que si somos capaces de transformar esa energía química contenida en esos efluentes en una forma de energía utilizable vamos a estar convirtiendo a esas aguas residuales en una fuente, un recurso renovable. ¿Por qué renovable? Porque mientras haya un ser humano en la faz de la Tierra, va a haber un efluente cloacal, con carga orgánica”.

Actualmente existen algunos sistemas de tratamientos de efluentes que logran convertir las aguas residuales en recursos renovables, por ejemplo, los digestores anaeróbicos que producen biogás. “Pero como no todos los efluentes tienen las mismas características, debemos pensar sistemas que se puedan adecuar a cada tipo de efluente”, puntualizó la experta.

“Las células -enfatizó- son las industrias más especializadas en convertir energía química en una forma de energía utilizable. Por ejemplo, hay bacterias que, producto de la degradación de compuestos orgánicos, generan Hidrógeno (electrólisis microbiana). Para eso, es necesario agregar un poco de energía extra que puede provenir de una fuente renovable o de una celda de combustible microbiano”.

Por último, a modo de conclusión, la Dra. Prados remarcó: “Los sistemas bioelectroquímicos han demostrado su eficacia en la conversión de efluentes en una fuente renovable de energía, contribuyendo así al saneamiento ambiental con producción simultánea de energía”, finalizó.