Buscan suministrar electricidad a las viviendas con agua y alcohol

Agencia CTyS (Emanuel Pujol) - El Investigador Principal del CONICET y director del proyecto, Miguel Laborde, abrió las puertas del Laboratorio de Procesos Catalíticos (LPC) a la Agencia CTyS y explicó de qué manera logran obtener hidrógeno a partir del alcohol, un recurso renovable, y sin emitir gases que generan el efecto invernadero.

Se estima que a fines de este año, el equipo conducido por el doctor Laborde pondrá en funcionamiento un tren de reactores que abastece de manera permanente una pila de combustible de baja temperatura de 1 kW (PEM). El siguiente objetivo es lograr suministrar hidrógeno a una pila de 5 kW, la energía suficiente para abastecer de luz a una vivienda.

Otra de las innovaciones realizadas en el LPC es la reducción del costo de los catalizadores que se utilizan en cada uno de los tres reactores que participan del proceso químico. “Para obtener hidrógeno con el alcohol que se compra en la farmacia y agua, se usan catalizadores a base de metales nobles, como el platino, que son efectivos, pero también caros. Por eso, nosotros nos abocamos a desarrollar catalizadores a base de niquel, aluminio, cobre y cerio, que son mucho más económicos, y ya lo hemos logrado a escala laboratorio”, valoró el científico.

“En dos años, si el financiamiento nos acompaña y se aceita la cuestión burocrática, estaríamos en condiciones de desarrollar un prototipo que pueda alimentar a una pila PEM de 5 kW, la cual produce la electricidad necesaria para abastecer a una casa. Para esto, también deberemos acondicionar los reactores a un formato comercial”, mencionó Laborde.

Hacia el hidrógeno verde
El hidrógeno se encuentra en grandes cantidades en el universo, pero no está libre en la naturaleza. Se lo puede extraer de hidrocarburos (hidrógeno negro), de agua (hidrógeno azul) o de la biomasa, como por ejemplo las plantas (hidrógeno verde).

Actualmente, el método más usado para hacer hidrógeno es a partir del gas natural, una materia prima fósil, no renovable, provocando la emisión de grandes proporciones de dióxido de carbono a la atmósfera, uno de los gases que provocarían el efecto invernadero.

Por esta razón, el objetivo del LPC tiene una arista ecológica. “Al reemplazar el gas natural por el alcohol, proponemos una materia prima renovable, porque proviene de la biomasa, por decir, de la caña de azúcar o de residuos”, comentó el doctor Miguel Laborde.

“Si se realiza un balance de dióxido de carbono en todo el ciclo completo se puede verificar que las emisiones son bajas, ya que la fotosíntesis necesaria para el crecimiento de las plantas a partir de las cuales se produce el alcohol funcionan como sumideros de dicho gas”, completó Joaquin Ubogui, uno de los estudiantes de Ingeniería Química que se desempeña en el LPC.

Esta forma novedosa de producir “hidrógeno verde” evita la emisión de metano y dióxido de carbono. De todas formas, Laborde propone que el uso de biomasa sea una alternativa al petróleo, pero no su reemplazante, porque ello también provocaría un desequilibrio climático.

Cerca del objetivo
El investigador del CONICET aseguró que “la aplicación mas inmediata es dar calor y electricidad a una casa”. Originalmente, el LPC proyectó hacer funcionar un vehículo, pero por la dimensión de los reactores, prefirieron abocarse a abastecer una fuente estacionaria.

A fines de 2011, el equipo compuesto por pasantes, tesistas de grado y de doctorado de la Facultad de Ingeniería de la UBA y encabezado por Miguel Laborde pondría a funcionar los tres reactores con catalizadores de bajo costo, y producir así un metro cúbico por hora de hidrógeno, lo suficiente para alimentar una pila PEM de 1 kW.

El director de la investigación señaló que el proyecto está financiado en partes iguales por ENARSA y el MINCYT, y destacó la participación del grupo del Dr. Pío Aguirre del Instituto de Desarrollo y Diseño (INGAR-CONICET), que tiene sede en la ciudad de Santa Fe y se especializa en el desarrollo de ingeniería de procesos químicos, reactores biológicos, tratamiento de efluentes, confiabilidad y sistemas de información.

El funcionamiento de los reactores
El sistema ubicado en la planta piloto de Ciudad Universitaria se compone por un evaporador y tres reactores. En el primer reactor ingresa el agua y el alcohol en estado gaseoso y del último de los reactores sale hidrógeno con menos de 20 partes por millón (ppm) de monóxido de carbono.

El proceso, paso a paso, es el siguiente: con el evaporador, se gasifica el agua y el etanol. Esta mezcla ingresa al primer reactor, donde se obtiene hidrógeno, óxidos de carbono y metano, a partir del uso de un catalizador a base de níquel, aluminio y magnesio.

Los siguientes dos reactores, que actúan con catalizadores de cobre y cerio, tienen como misión reducir el monóxido de carbono, para no afectar la vida útil de la pila PEM, y generar un hidrógeno adicional.