Tras décadas de trabajo, un grupo de investigadores de la Universidad de Deakin (Australia) ha logrado un avance prometedor que podría ayudar a eliminar algunas de las barreras que impiden la adopción generalizada del hidrógeno verde como combustible.
Y es que aseguran haber encontrado una forma de producir, almacenar y transportar grandes cantidades de gas "de forma segura, barata y sin apenas desperdicio”.
El proceso revolucionario se basa en la mecanoquímica y los ingredientes principales de la receta son tres: un molino, bolas de acero y polvo de nitruro de boro: un producto químico de uso habitual, por ejemplo en pinturas, cosméticos y diferentes tipos de cemento dental.
El momento “eureka” después de 30 años de trabajo
Los científicos Ying Ian Chen y Srikanth Mateti, a la cabeza del equipo de investigadores de Deakin, aseguran que su descubrimiento "es un avance trascendental para la comunidad científica".
Además, abre la puerta a nuevas implicaciones del hidrógeno como combustible porque entre otras cosas, “permitirá que las refinerías de petróleo usen mucha menos energía de la que usan actualmente y facilitará el procesamiento de muchos otros gases”.
Así lo han reflejado en un artículo que han publicado en el medio especializado The Conversation en el que ambos investigadores señalan que en la actualidad, “descomponer el petróleo crudo en gasolina y otros gases en las refinerías de petróleo se basa en el proceso de destilación criogénica que consume mucha energía”.
Concretamente, aseguran que este proceso representa “hasta el 15 % del consumo mundial de energía”, mientras que gracias a sus investigaciones basadas en nanomateriales y reacciones mecanoquímicas (las que utilizan maquinaria para producir reacciones inusuales), estiman que este consumo de energía se reduciría “hasta en un 90 %.”
¿Cómo es posible? En el procedimiento que han bautizado como "ball milling" (que en español significaría "molienda de bolas"), han utilizado un ingrediente poco común para almacenar gas a temperatura ambiente: polvo de nitruro de boro.
Se trata de un nanomaterial "ideal para absorber sustancias ya que tiene una superficie de tamaño reducido, pero una gran capacidad de atracción", explican.
Para que el método funcione, el polvo de nitruro de boro se coloca en un molino que contiene pequeñas bolas de acero en una cámara junto con los gases que hay que separar.
Como si fuera una especie de mini-trituradora, a medida que la cámara va girando a cada vez mayor velocidad, la colisión de las bolas con el polvo y la pared de la cámara desencadena una reacción mecanoquímica especial, que hace que el gas sea absorbido de inmediato por el polvo.
El proceso se puede repetir en varias etapas para separar los gases que desee, uno por uno. Así, estos se pueden almacenar fácilmente para su transporte. “Y lo que es mejor, el polvo de nitruro de boro puede reutilizarse para llevar a cabo el mismo proceso de separación y almacenamiento de gases hasta 50 veces”, dicen Chen y Mateti.
Los investigadores aseguran que su método no requiere productos químicos agresivos ni genera subproductos. Además no requiere el uso de grandes cantidades de energía, por lo que resulta económico respecto a otros procesos.
“Este proceso de absorción de gases por molienda de bolas utiliza unos 77 kilojulios por segundo para almacenar y separar 1.000 l de gases”, aseguran los investigadores en su tesis, publicada en Science Direct. Según sus investigaciones, "esa es la energía necesaria aproximadamente para conducir un vehículo eléctrico durante una media de 320 km”.
Los datos son sorprendentes incluso para los propios investigadores, que aseguran que repitieron los experimentos entre 20 y 30 veces para confirmar sus resultados y empezar a creer en el potencial del descubrimiento. “Cada vez que obteníamos exactamente el mismo resultado, era para nosotros como un momento eureka", dice Mateti.
Este método podría ayudar a acelerar la expansión del hidrógeno verde, al permitir una tecnología de almacenamiento de este compuesto en estado sólido de forma segura y eficiente a gran escala.
“Cuando se almacena en forma de polvo, el hidrógeno es extremadamente seguro y para recuperar el gas, simplemente se ha de calentar el polvo de nuevo a un par de cientos de grados”. Actualmente el hidrógeno se almacena como gas a alta presión (a más de 10.100 psi) o como líquido criogénico (a temperaturas de -252,87 ºC).
Los dos son métodos que precisan grandes cantidades de energía y el uso de químicos agresivos y peligrosos, por lo que el descubrimiento del “ball milling” puede ser clave para contribuir a la reducción de los costes del hidrógeno verde y su transporte: principales escollos del que podría ser una de las claves del futuro de la movilidad.
Con su investigación actual, el equipo asegura que ha podido probar su proceso a pequeña escala, separando entre dos y tres litros de material en cada ensayo. Pero esperan que con el apoyo de la industria su descubrimiento “se pueda ampliar a un programa de pruebas completo” y para eso ya han presentado una solicitud de patente provisional.
"Para pasar del laboratorio a una escala industrial más grande, necesitamos verificar que este proceso sea económico, más eficiente y más rápido que los métodos tradicionales de separación y almacenamiento de gases", dice Chen.