Investigadores del CREAS (CONICET-UNCA) desarrollan dispositivos utilizados para descomponer el agua en hidrógeno y oxígeno, hacia una matriz energética más limpia.
Ante la creciente crisis energética del planeta, donde la contaminación y el agotamiento de los recursos fósiles son problemas cada vez más urgentes, resulta crucial explorar fuentes de energía que sean alternativas a los combustibles convencionales, como el petróleo, el gas natural y el carbón. De esta manera, países desarrollados y en vía de desarrollo y organizaciones científicas y no gubernamentales avanzan en estudios y desarrollos tecnológicos, hacia un sistema de energía que emita menos dióxido de carbono (CO2), para así reducir el calentamiento global y sus efectos. A este proceso se lo conoce como ‘transición energética’.
En este sentido, el hidrógeno denominado verde -por ser generado a partir de fuentes renovables- desempeña un papel fundamental. Argentina, con su vasto potencial y condiciones naturales propicias, se posiciona como un actor clave en esta transición hacia un sistema energético más sostenible. Tanto sus reservas de gas natural como sus fuentes de energía renovable de bajas emisiones contaminantes posicionan al país como un prometedor productor de hidrógeno verde.
El Grupo de Estudio y Desarrollo de Sistemas de Hidrógeno y Baterías de Litio (GEDSHyL), perteneciente al Centro Regional de Energía y Ambiente para el Desarrollo Sustentable (CREAS, CONICET – UNCA), se especializa en el desarrollo de modelos y prototipos de electrolizadores. Estos dispositivos utilizan electricidad para descomponer principalmente el agua en hidrógeno y oxígeno a través de un proceso llamado electrólisis.
Tomás Falaguerra, investigador asistente del equipo, explica: “Estudiamos la generación de hidrógeno verde, por dos motivos principales: una es reducir la cantidad de gases de efecto invernadero, como el monóxido de carbono (CO) y CO2, que se liberan a la atmósfera; lo que se conoce como descarbonización de la matriz energética. Y la otra es aprovechar el potencial de generación de energía renovable que tiene nuestro país.”
El científico nos explica que el hidrógeno (H) es el elemento químico más abundante del universo, no emite gases de efecto invernadero y posee una alta densidad energética -libera mucha energía-, lo que lo convierte en una de las mejores alternativas para el reemplazo de los combustibles tradicionales. Sin embargo, su principal desafío radica en que debe generarse artificialmente, ya que no se encuentra en la tierra en forma de H2 (Hidrógeno Molecular), sino que tiende a escapar a la estratosfera una vez liberado.
Falaguerra enfatiza que, al ser un elemento versátil, “utilizamos el hidrógeno verde como vector energético para transportar y almacenar energía, así como materia prima en procesos industriales como la producción de acero, sustituyendo el uso del carbón y contribuyendo así a la descarbonización de la economía”.
De moléculas a Energía
Para obtener hidrógeno verde, se hace circular corriente eléctrica, generada por fuentes renovables (eólica o solar), por un dispositivo denominado electrolizador. En este, el agua se descompone en dos partes: hidrógeno molecular, que se usa como energía, y oxígeno, que puede ser utilizado con fines comerciales, como el gas medicinal o simplemente liberado al aire sin causar efectos adversos a la atmósfera. Por otro lado, “el almacenamiento del hidrógeno generado presenta otro desafío, por sus propiedades. Actualmente, se almacena como gas en tubos a elevada presión, como líquido de manera criogénica y convirtiéndolo en otras especies químicas, como el amoniaco, que puedan manejarse con mayor facilidad”, remarca Falaguerra.
Prototipos para un Futuro Sostenible
El uso del hidrógeno como vector energético es una realidad que avanza a nivel mundial, siendo uno de los objetivos que se han marcado países de todo el mundo. Para lograrlo, “la descarbonización de un elemento como el hidrógeno —responsable en la actualidad de más del 2 % de las emisiones totales de CO2 en el mundo—, que da lugar al hidrógeno verde, se revela como una de las claves”
Dentro del GEDSHyL desarrollan prototipos, utilizando modelos computacionales para comprender todos los fenómenos presentes en el interior de los electrolizadores: cómo se desarrollan los fluidos, las reacciones electroquímicas, los intercambios de temperatura y las distribuciones de corriente eléctrica. Luego, basándose en estos modelos, construyen prototipos reales, que se someten a rigurosos ensayos experimentales. De esta manera se mejoran los modelos y los prototipos para optimizar su rendimiento. Actualmente, el equipo se encuentra colaborando en proyectos con otros grupos de investigación del CONICET, con Y-TEC (empresa Argentina líder en la investigación y desarrollo de nuevas tecnologías para la industria energética) y con equipos internacionales que comparten estas temáticas innovadoras.
“En nuestro grupo se desarrolla el conocimiento básico y aplicado para el estudio, la optimización, la integración y la implementación de sistemas de energía de alta eficiencia y bajo costo, utilizando sistemas de hidrógeno y baterías de litio”, explica Falaguerra, y continúa: “Además, contamos con un laboratorio donde llevamos a cabo pruebas con datos experimentales para asegurarnos de que nuestros modelos funcionen bien en diferentes situaciones”.
Uno de los objetivos de este equipo científico es estudiar, diseñar y realizar sistemas de energía híbridos que combinen fuentes renovables de energía, como paneles solares o turbinas eólicas, con tecnologías como electrolizadores y baterías recargables de litio. “Queremos hacer esto tanto para sistemas estacionarios, como la energía para edificios, así como también para sistemas móviles, como vehículos eléctricos”, comenta el investigador.
El GEDSHyL combina investigación teórica y experimentación práctica para avanzar en la tecnología de energía limpia y eficiente; reforzando la premisa de que el hidrógeno verde ofrece una prometedora solución en la lucha contra el cambio climático y la contaminación.
Fuente: CONICET NOA SUR