9.6.13

El vehículo de hidrógeno sí contamina, y mucho

El mantra -o la falacia, más bien- de “contaminación cero” asociada a los vehículos de hidrógeno parecía haber pasado a mejor vida, pero el Departamento de Energía USA (DOE) acaba de resucitarlo. El DOE ha puesto en marcha un programa llamado H2USA para impulsar la investigación sobre el hidrógeno y producirlo de forma más barata y eficiente. El objetivo declarado suena como música celestial en oídos de individuos de escasa cultura científica: “poner en las carreteras y en manos de los consumidores tecnologías limpias”, según el responsable del programa de células de combustible de Sandia National Laboratories, que está trabajando con instituciones privadas para testar el uso de hidrógeno en vehículos. ¿Qué político podría negarse a esto?

El DOE explica que coste de las células de combustible se ha reducido en un 80% frente a una década a tras, y esto ha reavivado el interés de los grandes fabricantes como General Motors y Ford. Gran parte del ahorro viene de reducir la cantidad de platino en las celdas hasta en una quinta parte. El platino es un catalizador necesario para romper la molécula de hidrógeno y arrancar los electrones que generan la corriente eléctrica.

Estos resultados explican el renovado interés en resucitar este tipo de vehículos, pero ¿cómo ha evolucionado el método de obtención del hidrógeno? Bueno, esto sigue en las cavernas. Todo escolar sabe lo fácil que resulta obtener el hidrógeno por electrólisis del agua, pero este método es costoso (consume bastante más energía que la que se puede recuperar a partir del hidrógeno obtenido). Por lo que se sigue recurriendo a un método bastante más sucio y cuestionable: atacar el gas metano con una corriente de vapor de agua muy caliente. El problema con este proceso es que, suponiendo un rendimiento ideal, de 36 g de agua y 16 de metano, se obtendrían 8 g de hidrógeno y 44 g de CO2.

En la práctica la cantidad de hidrógeno es mucho menor, lógicamente, y al tratarse del gas más volátil que existe, se producen inevitables fugas a la atmósfera, que no siempre vuelven a generar agua. Es decir, que como efecto colateral se podría romper el ciclo del agua, un ciclo sagrado que sustenta la vida en la Tierra. Dicho de otro modo, en vez de quemar gas natural -lo que liberaría CO2- usamos dicho gas para descomponer el agua y producir hidrógeno -y CO2, claro, pero esto que no se sepa- con el argumento de que cuando utilicemos el hidrógeno en un vehículo producirá solamente agua. A esto se le llama contaminación cero. ¿Es o no una falacia? Obviamos que se produce toda la contaminación en el origen y presentamos como milagro esa segunda fase que ya no contamina.

La supuesta “contaminación cero”, sin duda, una falacia tan burda que cuesta entender cómo hay técnicos y políticos siguen aceptándola. O tienen intereses ocultos o se les atragantaron las ciencias en la escuela elemental. Es obvio que si en vez de quemar hidrógeno se utilizara directamente el gas natural, mejoraría considerablemente la eficiencia energética y se reduciría la contaminación total.

Claro que el DOE proporciona un argumento de peso para obviar todo esto: la producción a partir de agua y metano puede hacer que el hidrógeno llegue a ser competitivo frente a la gasolina. Dineros mandan. Para ello, el DOE invertirá cien millones de dólares en células de combustible. De modo que se obvia el problema medioambiental y se pasa a lo operativo: ¿cómo generar una red de abastecimiento de hidrógeno bien distribuida? Esto es un asunto muy complejo, y por eso el DOE necesita aliarse con empresas privadas para que colaboren en el diseño de esa red de abastecimiento de hidrógeno. Su objetivo es que hacia 2015 tengamos coches de hidrógeno por las carreteras.

Mi opinión, que ya he defendido en otras ocasiones, es que un uso masivo como este sería una desgracia para el medio ambiente, aunque permita conseguir espacios limpios en algunos lugares a costa de la contaminación intensa y despilfarro energético en otros. Las células de combustible son dispositivos fantásticos, que podrían reservarse para pequeños aparatos donde aporten una clara ventaja respecto de cualquier otra tecnología y tengan un impacto ambiental más controlable.

5 comentarios:

Aitor Peña dijo...

Interesante articulo pero creo que he encontrado un error:

"Es obvio que si en vez de quemar hidrógeno se utilizara directamente el gas natural, se reduciría considerablemente la eficiencia energética y la contaminación total"


No deberia de ser:

... se utilizara directamente el gas natural, aumentaria la eficiencia energetica reduciendo la contaminación total

QED dijo...

Efectivamente había un error en la frase. Ya está corregido. ¡Gracias!

Anónimo dijo...

me gustaría escuchar tu opinión sobre la extracción de hidrógeno como combustible a partir de la orina , puesto que la estructura molecular es diferente que el agua

QED dijo...

Se puede obtener hidrógeno de muchas formas: la clásica de los manuales es por electrólisis directa del agua, pero también puede hacerse a partir de la urea.
Las ventajas de emplear la urea se deben a que menos estable termodinámicamente que el agua (mayor energía libre), por lo que cuesta menos descomponerla. La ventaja añadida de emplear orina es que la urea requiere energía para su formación, pero en la orina se encuentra como residuo del proceso de catabolismo de las proteínas.
La forma más problemática de obtener hidrógeno es la que realmente se emplea en la producción industrial: descomponer metano con agua sobrecalentada. Como decía en el post, es mucho más eficiente y razonable utilizar directamente el metano como combustible.
Para obtener hidrógeno a partir de la urea, primero se descompone la urea con agua mediante calentamiento suave, produciéndose amoniaco y CO2. Después se descompone el amoniaco en nitrógeno e hidrógeno, en un proceso que requiere más energía. Suponiendo un rendimiento ideal, del 100%, para obtener 3 g de hidrógeno se necesitan 30 g de urea y 9 g de agua. En la realidad, las cantidades obtenidas son siempre menores: cada paso que se da en un proceso químico supone una reducción significativa del rendimiento. El tercer principio de la termodinámica deja claro que la energía que se aprovecha siempre es menor que la que se empleó inicialmente. Ese hidrógeno se transforma nuevamente en agua en la celda de combustible, pero al ser tan extraordinariamente volátil podría escapar a la atmósfera una parte, rompiendo el ciclo del agua.
En todo caso, el proceso de síntesis a partir de urea está mucho más controlado que la generación a partir de metano, en el que inevitablemente se producen pérdidas muy importantes de hidrógeno y se liberan grandes cantidades de CO2. Es decir, es mejor utilizar urea que partir del metano. Es más eficiente, la cinética está más favorecida y el proceso de síntesis genera menores cantidades de CO2 y nitrógeno, un gas inerte mayoritario en el aire.

David dijo...

Esta bueno poder disfrutar de todo lo que tenga que ver con cuestiones energéticas y es por eso que me parece bien las nuevas posibilidades que se toman para mejorar en la industria. En mi caso soy de comprar muchos productos tecnológicos y es por eso que me gusta tener la chance de comprar en estos momentos una tele de led