El pasado lunes, distintos medios de comunicación se hacían eco de la
puesta en mercado de un coche de hidrógeno. Su funcionamiento se basa en una pila o célula de combustible que emite vapor de agua. Sin duda, esta noticia es primordial para el medio ambiente y supone el empujoncito que necesitaba para elaborar la entrada que desde hace tiempo tengo en mente. Ya en el post que títule
Gotas solidarias apuntaba que más adelante veríamos cómo se puede fabricar agua. Hace menos tiempo, planteaba una
reflexión respecto a la especulación que está detrás de la inexplicable subida del gasoil, incluso existiendo alternativas reales al uso de combustibles fósiles cuyos residuos de su
combustión incompleta (
CO2,
CO,
N2O,
NxOy...) tanto contaminan. Y como muestra un botón: una alternativa real a los vehículos que funcionan por combustión interna son los coches de hidrógeno. Pero ¿qué es una célula de combustible? Para explicarlo, recurriré a la caracterización y estudio de una célula de combustible alcalina de hidrógeno y oxígeno que llevé a cabo en el Departamento de Química Física de la
Universidad de Sevilla cuando en el curso 1999-2000 hacía 4º de carrera. Por aquel entonces, las células de este tipo ya se venían utilizando para suministrar energía a los vehículos espaciales y las empresas eléctricas desarrollaban células de combustible con
gas natural. En este trabajo de experimentación ya adelantábamos que "
en el futuro se podrán utilizar para mover coches y camiones eléctricos". Parece ser que el futuro de entonces ya ha llegado.
Toda
combustión es una
reacción redox; por ello, las reacciones de combustión se pueden emplear para construir lo que vengo denominando en esta entrada como células de combustible, también llamadas pilas de combustión. Una célula de combustible es un dispositivo en el cual un
combustible y un
oxidante sufren una reacción química controlada que da lugar a un o unos productos y suministra directamente corriente eléctrica a un circuito externo, además de no producir contaminación alguna. En una celda de combustible la reacción total se divide en dos reacciones que ocurren en electrodos separados. El combustible y el oxidante no se ponen en contacto directamente uno con el otro sino que reaccionan por etapas en electrodos separados por un
electrolito.
Una reacción que ocurre en la superficie de un electrodo, ioniza el combustible y manda los electrones liberados a un circuito eléctrico externo. En la superficie del otro electrodo ocurre una reacción que acepta electrones del circuito externo y cuando se combinan con el oxidante crean iones. Los iones de cada reacción se combinan en el electrolito para completar la reacción total. El electrolito es necesario para transportar los iones entre los electrodos y así cerrar el circuito. Esta característica es la que hace posible el flujo de electrones al circuito externo.
La primera pila de comubustión fue construida por
F. Bacon en Cambridge, en la década de los años treinta, y se basaba en la combustión del hidrógeno para formar... ¡agua!
H2 + 1/2 O2 => H2O
Este es el fundamento de la célula de combustible de hidrógeno y oxígeno, cuyo esquema aproximado presento a continuación:
El hidrógeno (combustible) suministrado a la célula se difunde a través del ánodo poroso y reacciona sobre la superficie del ánodo con los iones hidroxilos (OH-), formando agua y liberando electrones según la reacción:
H2 + 2 OH- => 2 H2O + 2 e-
Los electrones entran en el circuito exterior y el agua va al electrolito. El oxígeno (oxidante) se combina en la superficie del cátodo con el agua del electrolito y los electrones del circuito exterior, para formar hidroxilos y agua:
1/2 O2 + 2 H2O + 2 e- => 2 OH- + H2O
El electrolito, que separa ambos electrodos, transporta los iones OH- y completa el circuito. El agua es eliminada de la célula. La reacción global será la suma de las reacciones que se producen en los dos compartimentos electródicos:
H2 + 1/2 O2 => H2O
La velocidad de la reacción queda limitada por el tiempo que tardan las especies químicas en difundirse a través de los electrodos, además de por la naturaleza del electrolito. Por ello se emplean electrodos porosos impregnados de catalizador. La utilización de un electrodo de material poroso, frecuentemente carbón, incrementa el área sobre la cual tiene lugar la reacción. Los catalizadores, para células de combustible de baja temperatura que usan electrolitos acuosos como el KOH suelen ser metales nobles caros, tales como el platino.
Imagen de una célula experimental como la usada en la caracterización
En fin, con la aplicación de la célula de combustible como generador de energía para vehículos se fabrica agua (residuo de la combustión) y se solucionan los problemas del agotamiento (y sobre todo, la especulación de las multinacionales) de los combustibles fósiles y la contaminación que provocan los residuos de su combustión.
Más información en: Wikipedia, NASA, FECYT, Portal del transporte en Cuba, Euroresidentes
Noticias relacionadas: El País.com, Consumer Eroski, El Mundo.es, Terra, La Flecha.net
Imagen de una célula experimental como la usada en la caracterización
1 comentarios:
Elecofasa crea un biodiésel a partir de residuos sólidos urbanos
Elecofasa presentó un nuevo biodiésel de segunda generación obtenido a partir de residuos orgánicos, en especial, residuos sólidos urbanos, y que no general emisiones extraordinarias de CO2, un producto que esperó esté en el mercado en un año y medio tras conseguir las inversiones necesarias.
En rueda de prensa, el consejero delegado de la firma, Antonio Nevado explicó que el nuevo producto, denominado Ecofa, surge de una patente de 2005 del investigador Francisco Angulo y supone el desarrollo de un nuevo biocombustible obtenido a través de un proceso biotecnológico y procedente de cualquier tipo de resto orgánico, ya sea residuos urbanos, hospitalarios (gasas y algodón), restos de poda o desechos de mataderos, entre otros.
De este modo, indicó que este nuevo combustible, que se está analizando en la sede sevillana de Biotit Scientific Biotechnology Laboratory, es "sostenible y renovable", ya que se puede obtener de cualquier fuente de carbono de la naturaleza "sin degradar masa forestal y dándole un alto valor añadido a lo que antes se consideraban desperdicios".
La firma previó en un momento inicial el desarrollo de Ecofa en casi cuatro años, con una inversión inicial de 400.000 euros a ampliar en un millón de euros más en los siguientes años. Sin embargo, ahora se plantea como reto el desarrollar el producto en un año y medio, para lo que necesitaría una inversión de en torno a los tres millones de euros.
En estos momentos, Elecofasa se encuentra en conversaciones con la Agencia Andaluza de la Energía, dependiente de la Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa, para impulsar el producto, que según indicó su directora comercial, Carmen García, ya ha despertado también el interés de países como Finlandia o Méjico. Así, subrayó que hay firmas que esperan su utilización para calefacción o para los sectores pesqueros o del transporte, anunciando que "ya existe un pedido de una firma finlandesa para un plazo de cinco años".
EL PROCESO
Su descubridor y gerente de la firma, Francisco Angulo, explicó que este biocombustible se adquiere tras conseguir una masa de residuos triturada a la que se le aplica un conjunto de bacterias y microorganismos seleccionados. Tras cinco días aproximadamente, se obtiene un aceite que será depurada y que podrá ser utilizado como carburante.
En este sentido, añadió que se obtiene un litro de biodiésel por cada diez kilos de residuos orgánicos, pudiendo obtenerse además alrededor de medio litro de etanol. La masa sobrante puede ser utilizada como biomasa o como abono. También, añadió que el agua usada para este producto puede ser contaminada o con alto contenido de levaduras, siendo ésta mejor para la obtención del aceite, y subrayó que en el proceso no se usa ninguna fuente de calor añadida para su obtención, ya que los propios microorganismo generan dicha energía.
Según Angulo, Ecofa presenta la misma calidad que un combustible diesel tradicional y, por el momento, y "con métodos rudimentarios" se consigue a un precio de unos 15 o 20 céntimos el litro en el laboratorio. Advirtió también de que con la optimización del producto, ya que la investigación a gran escala está en sus inicios, hará aumentar la ratio de litro por cada kilo de residuos y disminuirá su precio.
Así, mencionó que Ecofa aporta numerosas ventajas en la combustión en el motor del vehículo, ya que cuenta con una mayor cantidad de oxígeno. Además, hace que el vehículo no genere emisiones que supongan un CO2 extra, sino que el dióxido de carbono liberado en la combustión es el mismo que la planta absorbió durante su crecimiento.
SOLUCIÓN A LOS PROBLEMAS MUNICIPALES
Publicar un comentario