Ingenieros del MIT han desarrollado un método rápido y sostenible para producir combustible de hidrógeno utilizando aluminio, agua salada y restos de café.
Una receta para combustible sin emisiones: latas de refresco, agua de mar y cafeína
El aluminio de las latas de refresco y el agua de mar podrían ser la clave para una fuente sostenible de energía limpia. Los ingenieros del MIT han descubierto que cuando el aluminio se expone en su forma pura y se mezcla con agua de mar, la solución burbujea y produce hidrógeno de manera natural. Este gas puede luego ser utilizado para alimentar un motor o una celda de combustible sin generar emisiones de carbono. Además, esta simple reacción puede acelerarse añadiendo un estimulante común: la cafeína.
En un estudio publicado en la revista Cell Reports Physical Science, los investigadores muestran que pueden producir gas de hidrógeno al sumergir pequeñas bolitas de aluminio tratadas previamente en un vaso con agua de mar filtrada. El aluminio se pretrata con una aleación de metales raros que lo limpia y lo deja en una forma pura, capaz de reaccionar con el agua de mar para generar hidrógeno. Los iones de sal en el agua de mar pueden atraer y recuperar la aleación, permitiendo su reutilización en un ciclo sostenible.
Acelerando la reacción
El equipo descubrió que la reacción entre el aluminio y el agua de mar produce hidrógeno de forma lenta. Sin embargo, al añadir restos de café, notaron que la reacción se aceleraba significativamente. Al final, encontraron que una baja concentración de imidazol —un componente activo de la cafeína— era suficiente para acelerar la reacción, produciendo la misma cantidad de hidrógeno en solo cinco minutos, en comparación con las dos horas que tardaba sin el estimulante añadido.
Los investigadores están desarrollando un pequeño reactor que podría ser utilizado en un buque marino o vehículo submarino. Este reactor contendría bolitas de aluminio (recicladas de latas de refresco y otros productos de aluminio), junto con una pequeña cantidad de galio-indio y cafeína. Estos ingredientes se introducirían periódicamente en el reactor, junto con agua de mar circundante, para producir hidrógeno bajo demanda. El hidrógeno generado podría luego alimentar un motor a bordo para impulsar el buque o generar electricidad.
Aplicaciones marinas y más allá
Este método es especialmente interesante para aplicaciones marítimas, como barcos o vehículos submarinos, ya que no sería necesario transportar agua de mar, ya que está disponible en el entorno. Además, no se necesitaría llevar un tanque de hidrógeno, lo cual es riesgoso debido a la volatilidad del gas. En cambio, se transportaría aluminio como «combustible» y se añadiría agua para producir el hidrógeno necesario.
El equipo del MIT, liderado por el profesor Douglas Hart, está enfocado en desarrollar métodos eficientes y sostenibles para producir gas de hidrógeno, considerado una fuente de energía «verde» que podría alimentar motores y celdas de combustible sin generar emisiones que contribuyan al cambio climático.
Superando barreras
Uno de los desafíos de utilizar hidrógeno como combustible es que algunas aplicaciones requieren que el gas se transporte en tanques, lo cual es riesgoso. El equipo del MIT ha encontrado una posible solución en el aluminio, un material abundante y estable que, al entrar en contacto con el agua, genera hidrógeno y calor. Sin embargo, el aluminio solo puede generar hidrógeno en su estado puro y expuesto. En contacto con el oxígeno del aire, forma una capa de óxido que impide la reacción.
En trabajos anteriores, usando agua fresca, el equipo encontró que podían mantener la reacción al pretratar el aluminio con una pequeña cantidad de una aleación de metales raros hecha de galio e indio. Esta aleación actúa como un «activador», eliminando la acumulación de óxido y permitiendo que el aluminio reaccione con el agua.
Recuperando la aleación
Para que esta idea sea rentable y sostenible, los investigadores necesitaban recuperar la aleación post-reacción. Encontraron que podían recuperar y reutilizar el galio-indio usando una solución de iones. Los iones protegen la aleación de reaccionar con el agua y ayudan a que precipite en una forma que puede ser recogida y reutilizada.
Usaron agua de mar, una solución iónica barata y disponible. Al agregar aluminio al agua de mar filtrada, observaron que el hidrógeno burbujeaba y podían recuperar el galio-indio después de la reacción. No obstante, la reacción era más lenta que en agua fresca, debido a que los iones en el agua de mar también forman una barrera en el aluminio.
Al buscar formas de acelerar la reacción en agua de mar, probaron varios ingredientes no convencionales, descubriendo que los restos de café aceleraban la reacción. El componente activo, imidazol, presente en la cafeína, podía atravesar el aluminio, permitiendo que continuara reaccionando con el agua, mientras dejaba intacta la protección iónica del galio-indio.
Próximos pasos
Con estos ingredientes esenciales, los investigadores planean probar el reactor en vehículos marinos y submarinos. Calculan que un reactor que contenga alrededor de 18 kilogramos de bolitas de aluminio podría alimentar un pequeño planeador submarino durante aproximadamente 30 días, bombeando agua de mar y generando hidrógeno para mover un motor.
El próximo paso es aplicar esta tecnología en camiones, trenes y posiblemente aviones. Podrían incluso extraer agua de la humedad ambiental para producir hidrógeno. Esta innovadora solución podría revolucionar la forma en que utilizamos el hidrógeno como combustible, haciéndolo más seguro y sostenible.
Vía mit.edu
Raúl Hernández moral dice
y añadir algún producto de limpieza? amoniaco, lejía, salfumán, etc
IRENE MAYORAL SERÓ dice
el futuro de la energía pasa por el hidrógeno.