PASO A LA ERA DEL HIDRÓGENO
Publicado en
noviembre 28, 2016
El combustible super-frío que lanza cohetes gigantescos al espacio, podrá (en otra forma) impulsar automóviles por las calles, calentar habitaciones, cocinar los alimentos y fabricar la electricidad que se necesite.
Por James Winchester. Condensado de "BALTIMORE SUNDAY SUN".
HACE UN siglo Julio Verne, escritor de fantasías científicas, predijo que el agua llegaría a utilizarse algún día como combustible y suministraría una cantidad ilimitada de luz y calor. Esta profecía parece estar cada vez más cerca de convertirse en realidad, a medida que se van agotando las reservas mundiales de gas y petróleo. En efecto, los hombres de ciencia estudian las posibilidades de producir grandes cantidades de hidrógeno utilizando las aguas casi ilimitadas de la Tierra. Alvin Weinberg, director del Laboratorio Nacional de Oak Ridge, perteneciente a la Comisión de Energía Atómica, de los Estados Unidos, dice: "El hidrógeno es el combustible que llevó al hombre a la Luna, y, en un período de 50 a 100 años, probablemente comenzará a ser la más importante fuente secundaria de energía de la Tierra".
El hidrógeno, como la electricidad, constituye una fuente secundaria porque es necesario obtenerlo de una primaria, ya sea el carbón, la fisión nuclear, el calor solar o las mareas, cualquiera de las cuales podría servir para producir otros combustibles sintéticos. Pero existen argumentos poderosos para suponer que el hidrógeno será el combustible clave del mañana. Cuando se produzca en gran escala, utilizando reactores atómicos, resultará, dentro de 10 o 15 años, posiblemente no más caro que la gasolina (cada día más escasa y costosa) o el gas natural. A diferencia de la electricidad, el hidrógeno se puede almacenar en grandes cantidades y no contamina. Al quemarlo sólo produce energía y vapor de agua.
El hidrógeno es el más ligero de los elementos, inodoro, insípido, incoloro y no venenoso. Es también el más abundante de ellos, y entra esencialmente en la composición del agua y de toda materia viva. Sin embargo, muchas personas, en cuanto oyen hablar de hidrógeno, piensan únicamente en la bomba H que podría destruir a toda la humanidad.
"Todos los combustibles son peligrosos por su misma naturaleza", explica Derek Gregory, director asociado del Instituto de Tecnología de Gases, en Chicago. "Si se maneja correctamente, el hidrógeno no es peor que la gasolina o el gas natural, y es mucho menos peligroso que el gas propano".
Hasta el decenio de 1950 a 1959 el carbón y el coque se convirtieron en "gas industrial", que es 50 por ciento hidrógeno, para calentar e iluminar las casas y para mover fábricas en muchas partes del mundo. Muchos gasoductos industriales, inclusive el de 290 kilómetros de longitud en el Ruhr (Alemania), podrían transportar sin problema ninguno grandes cantidades de hidrógeno. Cada día más de 11 toneladas métricas de hidrógeno líquido, a una temperatura de 254° C. bajo cero, se mueven en la región de Chicago en camiones-cisterna y vagones de ferrocarril convenientemente forrados de material aislante. Durante un cuarto de siglo se ha venido empleando en los programas atómicos y del espacio de los Estados Unidos (principalmente para lanzar grandes cohetes fuera de la atracción de la gravedad terrestre). Un factor que hace del hidrógeno un combustible no más peligroso que otros es que pesa 14 veces menos que el aire, de manera que, cuando escapa, asciende directamente, y las llamas que produce no duran mucho ni se extienden.
TUBERÍA Y TANQUES
No se necesitan grandes descubrimientos científicos para transformar el agua en hidrógeno: ya éste se está produciendo en países como la India, Egipto y Canadá, donde se dispone de energía hidroeléctrica barata y donde el hidrógeno hace falta como ingrediente químico para abonos o fertilizantes. Lo que se requiere es producirlo en gran escala para que se pueda utilizar también en la misma escala. Es principalmente una obra de ingeniería, enorme y costosa, pero por lo menos una obra que ya sabemos cómo llevar a cabo.
Lo primero que hay que hacer es construir grandes plantas nucleares en plataformas artificiales armadas en el mar, lejos de los centros de población para reducir controversias provocadas por su presencia. Estas plantas producirían grandes cantidades de electricidad, que, al hacerla pasar a través de agua de mar, la descompondrá por electrólisis en sus partes de oxígeno e hidrógeno. Las plantas nucleares enfriarían sus propios y complicados aparatos esparciendo el calor sobrante en el océano, más rápidamente y con menos peligro que si se hiciera en tierra.
Desde las plataformas oceánicas, el gas hidrógeno fluiría a tierra y a una red de gasoductos subterráneos. En los Estados Unidos, por ejemplo, tan urgentemente necesitados de combustibles, podría transportarse por las tuberías de gas natural ya existentes, que en la actualidad conectan el 60 por ciento de todas las casas e industrias del país. También se podría suministrar en tanques como los que hoy se usan para entregar el gas propano. En casa, el hidrógeno se usaría exactamente lo mismo que el gas natural, para cocinar, calentar y enfriar. Sólo se necesitarían pequeñas modificaciones de los quemadores actuales, lo cual se puede hacer a bajo costo y en menos de una hora, para utilizar la llama del hidrógeno, más caliente e intensa. Para hacer frente a las fluctuaciones de la demanda, el hidrógeno se puede almacenar bajo tierra en formaciones naturales de roca porosa, como se hace hoy con gran parte del gas natural. O también se puede conservar en forma líquida en tanques super fríos revestidos de material aislante.
El hidrógeno podría reemplazar los combustibles fósiles que hoy se usan en las centrales termoeléctricas, pero será mucho más eficiente utilizarlo en una pila electroquímica, lo suficientemente grande para abastecer una vecindad, o una más pequeña, como del tamaño de una lavadora de platos, para fabricar electricidad en el momento que se requiera en casas, hospitales, granjas, apartamentos, tiendas e industrias pequeñas.
La pila electroquímica, que se ha perfeccionado para suministrar electricidad a las aeronaves durante el vuelo, permite que el hidrógeno y el oxígeno se combinen de nuevo electroquímicamente como en un acumulador. Es el reverso de la electrólisis. La pila no tiene partes movibles. Genera electricidad sólo cuando se necesita, pero entonces lo hace casi instantáneamente. Varias grandes compañías estadounidenses, entre ellas la Consolidated Edison de Nueva York y la Wisconsin Gas Co., están experimentando actualmente con pilas electroquímicas para hacer frente a la demanda durante las horas de carga máxima.
EN CAMINO
Como combustible para motores, el hidrógeno es por muchos aspectos superior a la gasolina o al aceite pesado. Los motores de combustión interna que funcionan con hidrógeno arrancan con más facilidad, especialmente en tiempo de frío, y causan menor desgaste de la máquina. La ventaja más importante de todas es que casi no producen contaminación: sólo el cuatro por ciento de la que originan los vehículos impulsados con gasolina.
Con sólo ligeras modificaciones, todos los tipos de motores de combustión interna pueden funcionar con hidrógeno. Costaría menos de 200 dólares convertir de gasolina a hidrógeno un motor corriente de seis cilindros. Empezando desde el principio, el costo de producir en cantidad cualquiera de los dos tipos de motor sería poco más o menos igual.
Ya están en las carreteras varios automóviles para ensayos que queman hidrógeno. El gran problema de estos coches es cómo llevar el combustible en forma segura y práctica. Aun cuando un litro de hidrógeno pesa sólo 70 gramos (en comparación con los 700 que pesa el litro de gasolina), el hidrógeno líquido es muy voluminoso. Se necesitaría un tanque de 200 litros para recorrer tantos kilómetros como los que da un tanque corriente de 75 litros de gasolina. En la actualidad el tanque de 200 litros, con su aislamiento, costaría aproximadamente 2000 dólares y pesaría casi 90 kilos vacío. Además, el hidrógeno hierve y escapa lentamente aun de los tanques mejor aislados. Esto significa que no sería posible dejar estacionado un coche durante un par de semanas y encontrarlo listó para arrancar al girar de la llave.
Como el hidrógeno líquido pesa 40 por ciento menos que el combustible ordinario para aviones de reacción, resulta especialmente ventajoso para la aviación. Aun en la necesidad de dotarlo de depósitos de combustible de mayor tamaño y revestidos de material aislante, es posible construir un avión capaz de llevar en pasaje o carga un peso doble que el suyo propio, con lo que duplicará su productividad. Un portavoz de la industria comenta: "Si se facilita el suministro del gas y se reduce su costo, a la vez que se satisfacen las condiciones de seguridad, el uso del hidrógeno en vuelos tripulados será un recurso sumamente atractivo. Desde luego, habrá que resolver muchos problemas antes de que esto se pueda lograr".
MUCHO DINERO
A pesar de su ya comprobada eficacia, el hidrógeno todavía resulta prohibitivamente costoso como combustible corriente. En este momento, el producirlo con energía nuclear costaría tres veces lo que cuesta la gasolina. Sin embargo, los economistas especializados en energía predicen que las diferencias de costo disminuirán o se eliminarán por completo a medida que el costo de los combustibles fósiles siga subiendo y vaya en aumento la producción de hidrógeno.
Se necesita mucho dinero para poner en marcha la era del hidrógeno. Se requiere electricidad para separar el H del H20. Y para suministrar, con hidrógeno, la cantidad de energía que se obtiene de la actual producción de gas natural en los Estados Unidos, por ejemplo, se necesitará el triple de electricidad generada actualmente en ese país. Construir una sola planta atómica en una isla artificial armada en el mar costará no menos de 600 millones de dólares, y son muchas las que se van a necesitar.
Entonces ¿por qué no utilizar toda esa misma electricidad como energía primaria, en vez de convertirla primero en hidrógeno? Por una parte, los costos de transmisión de energía eléctrica son considerablemente más altos cuando se hace a grandes distancias. Pero la principal razón es que los aviones y los automóviles probablemente funcionarán mejor con un combustible que con electricidad. Este es el sector en que el hidrógeno tendrá mayor importancia.
Siendo tan grandes los costos iniciales, la era del hidrógeno no va a surgir súbitamente ya desarrollada. Por el contrario, es más probable que este gas se empiece a usar poco a poco como un combustible suplementario. Los ingenieros de la Dirección Nacional de Aeronáutica y del Espacio, de los Estados Unidos, experimentan ya con el hidrógeno como aditivo de la gasolina para uso en los automóviles. Algunos ingenieros predicen que para el año 2000 ya se estarán usando motores de hidrógeno en los aviones y en los vehículos grandes de superficie, como camiones, autobuses urbanos y ferrocarriles. Mientras tanto, su uso como materia prima química (como alimento para el ganado) está aumentando rápidamente, y en su mayor parte se obtiene en la actualidad del gas natural. El año pasado se utilizaron, sólo en los Estados Unidos, más de 1700 millones de metros cúbicos de hidrógeno, con un costo superior a 30 millones de dólares, en la fabricación de productos de petróleo, vidrio, metales, materias químicas, tejidos y medicamentos. El Instituto de Tecnología de Gases predice que para el año 2000 el hidrógeno será ya de uso general en los hogares norteamericanos; con el desarrollo de nuevas técnicas que permitan rebajar costos y con el crecimiento de un sistema de distribución por medio de gasoductos, la edad del hidrógeno deberá estar obrando, a comienzos del siglo XXI, importantísimo efecto en la economía norteamericana, que tanto depende de los llamados energéticos.
Los combustibles fósiles, con los problemas que los acompañan por tender a agotarse y como causantes de contaminación, no pueden seguir siendo la única opción para hacer frente a la enorme demanda mundial de energía. Como alternativa, el hidrógeno ofrece algo más que un simple rayo de esperanza.