Artículos sobre ciencia y tecnología de Mauricio-José Schwarz publicados originalmente en El Correo y otros diarios del Grupo Vocento

noviembre 10, 2007

Un mundo sin petróleo

Más lentamente de lo deseable, nos empezamos a preparar para un mundo sin petróleo, en el que la energía deberá provenir de otras fuentes, con sus ventajas y sus desventajas.

Los problemas de una economía basada en el petróleo se exhiben con gran frecuencia, en las cifras de contaminación, en los accidentes que involucran a buques petroleros, en el poder excesivo de las empresas petroleras. Sin embargo siguen siendo grandes las ventajas del petróleo: es abundante, es barato y produce muchísimos componentes de gran utilidad. Un barril de petróleo (159 litros) contiene entre 5% y 30% de componentes que se convierten en gasolina, y en casos extremos hasta el 50% del barril se puede transformar en gasolina con distintos métodos. El resto del petróleo rinde aceites lubricantes, querosenos, combustible de aviones, diesel, aceite para quemar y una gran variedad de sustancias que se utilizan en la creación de plásticos: etileno, propileno, benceno, tolueno y diversos xilenos. Estas palabras solas no significan mucho para la mayoría de nosotros, pero adquieren sentido cuando hablamos de polietileno, cloruro de polivinilo (PVC), acrílico, poliestireno, resinas epóxicas, nylon, poliuretano o poliéster. Son todos materiales que en distintas formas definen la vida contemporánea.

Sin embargo, promovamos mucho o poco la sustitución del petróleo por otras fuentes de energía, el hecho es que el petróleo es un recurso que se agotará tarde o temprano, casi ciertamente en este mismo siglo, de modo que la búsqueda de fuentes alternativas de energía es cada vez más una prioridad. Idealmente, estas fuentes alternativas serán más limpias, más baratas y más accesibles, pero de momento cada una tiene desventajas que deben superarse. La energía solar, siendo gratuita, exige todavía un costo muy elevado en equipo de instalación, por lo que el coste de utilizarla sigue siendo más alto que el de otras alternativas cuando se utiliza para la generación de energía eléctrica, aunque es cada vez más competitiva, pero aplicada en automóviles ofrece poca velocidad y potencia.

Una de las más interesantes opciones actuales para los automóviles es el hidrógeno. Este elemento es un portador de energía de gran capacidad, lo que quiere decir que podemos tomar energía producida por presas hidroeléctricas, carbón, mareas o paneles solares y almacenarla en hidrógeno para llevarlo a donde se necesite. El hidrógeno no existe en nuestro planeta en forma de gas libre, de modo que para poder utilizarlo debemos aislarlo a partir de otros compuestos que lo contienen, por ejemplo el agua, la biomasa o las moléculas de aire. Actualmente se estudia a diversas bacterias y algas que emiten hidrógeno como producto de su metabolismo.

La celdilla de combustible
Del mismo modo en que la electricidad es un portador de energía (que se toma de la combustión, del movimiento del agua en una presa hidroeléctrica, del calor de la tierra, etc.) y para poder aprovecharla debemos convertirla en calor, movimiento u otras formas de trabajo mediante resistencias y motores, la energía que se puede almacenar en el hidrógeno se utiliza mediante las celdillas de combustible. Actualmente, varios países, instituciones educativas y empresas privadas investigan la forma de tener celdillas de combustible eficientes y que resulten prácticas y económicamente viables en un plazo de una década o poco más.

Por estos días, un importante fabricante de automóviles de los Estados Unidos, General Motors, está haciendo la primera prueba importante de automóviles impulsados por celdillas eléctricas distribuyendo un centenar de autos de hidrógeno en los Estados Unidos, Alemania, Corea del Sur, China y Japón. El motivo por el que se han elegido estos países es, principalmente, que cuentan con instalaciones donde las personas que los utilizarán pueden reabastecerse de hidrógeno. Dado que es la primera prueba a gran escala, se ha buscado sobre todo que los vehículos, cuyo exterior es el de un conocido monovolumen, queden en manos de personalidades famosas, políticos, mandos militares y otras personas con influencia, pero también incluirá a personas comunes.

La celdilla de combustible es un dispositivo de conversión de energía electroquímica que toma el hidrógeno, lo combina con oxígeno y produce una reacción química que genera electricidad en forma de voltaje de corriendte directa y, como único subproducto, agua pura, la unión de dos moléculas de hidrógeno y una de oxígeno. El problema en el que trabajan numerosos investigadores es lograr una forma de celdilla que sea práctica y económicamente viable. Hay al menos media docena de tipos de celdilla de combustible en los laboratorios hoy en día.

La celdilla de combustible de membrana de intercambio de polímeros es la más prometedora para los automóviles. Está formada, de un ánodo o extremo negativo y un cátodo o extremo positivo, una membrana de intercambio de protones que tiene el aspecto del film de cocina y un catalizador que facilita la reacción del hidrógeno y el oxígeno, y aunque puede estar formado de partículas de materiales tan costosos como el platino, utiliza poca cantidad de este material y no se desgasta, ya que sólo facilita la reacción sin aportar materiales a ella. Se introduce hidrógeno a presión del lado del ánodo, que al pasar por el catalizador se separa en dos iones de hidrógeno (que no son sino dos protones libres) y dos electrones. Los electrones pasan al circuito externo, en forma de corriente eléctrica. El oxígeno a presión, que entra por el lado del cátodo, se separa y cada uno de sus átomos atrae a dos moléculas de hidrógeno y a dos electrones del circuito para crear una molécula de agua. Una sola celdilla de éstas produce poca corriente, pero apiladas en grandes cantidades se pueden generar importantes voltajes, con una eficiencia energética de hasta un 64% comparada con la eficiencia de 20% de la gasolina, es decir, un auto de hidrógeno puede utilizar para moverse el 64% de la energía contenida en el hidrógeno, mientras que uno de gasolina sólo usa el 20% en esa tarea, y el resto se disipa como calor. Esta eficiencia podría crecer en el futuro, con nuevas investigaciones y mayor voluntad social y política de frente al agotamiento del petróleo.

Una innovación… del siglo XIX

Contrariamente a lo que podríamos pensar, la celdilla de combustible no es un invento moderno. Sus bases teóricas fueron descubiertas por el científico alemán Christian Friedrich Schönbein in 1838, base sobre la cual fueron creadas en la práctica por Sir William Grove y anunciadas en la Academia Francesa en 1839. 50 años después, Ludwig Mond y Charles Langer intentaron utilizarla para producir electricidad, y en la década de 1960 sus principios fueron empleados en las baterías de las cápsulas espaciales Géminis.

1 comentario:

mercedes dijo...

mientras mas rapido se acabe el petroleo mejor estaremos ya que se reducira la contaminacion y el efecto invernadero y el calentamiento global se disminuiran. empezemos desde ahora a utilizar las energias renovables para que nos acostumbremos a ellas porque de que el petroleo se va a acabar, se va a acabar.