Día a día, la humanidad ha venido empleando combustibles más ricos en hidrógeno y con menores cantidades de carbono. Hoy en día, el hidrógeno es denominado como la panacea de las alternativas en combustibles. Su composición hace que este elemento pueda ser almacenado en estado líquido o gaseoso y, además, puede ser distribuido por medio de gasoductos. Puede ser el sustituto de la gasolina para los motores de combustión y del gas para los diversos procesos industriales, agregando el factor de que no emite gases efecto invernadero.

Sin embargo, el hecho de que el hidrógeno no sea en la actualidad el combustible predilecto por la sociedad se debe a que, aunque es uno de los elementos de mayor abundancia en el planeta, el hidrógeno se encuentra en su mayoría como compuesto de otras sustancias como el agua, el gas natural y el carbón.
   

Uno de los procesos comunes para la extracción de hidrógeno del agua es la electrólisis, pero este método requiere abundantes cantidades de energía y termina siendo costoso y poco amigable con el medio ambiente. 

La catálisis es la base de una gran cantidad de procesos industriales. En los últimos años, se ha venido investigando la producción de hidrógeno por medio de procesos fotocatalíticos o fotoelectroquímicos, empleando la luz solar para que entre en contacto con condensadores o catalizadores que, a su vez, en una reacción química, liberen el hidrógeno del agua. 

Selva de Irati. Rubira-García, M. (2014).  

En tal sentido, investigadores de la Universidad de Michigan crearon un dispositivo compuesto por una lente de gran tamaño que enfoca la luz solar a un panel con agua y un ingenioso catalizador. Este último está compuesto por nanoestructuras de nitruro de galio-indio que se sobreponen a una lámina base de silicio. Una capa aislante del panel genera que se logren alcanzar temperaturas de 75º C, con la radiación solar y a su vez se produzca la reacción fotocatalítica que separa el hidrógeno del agua. Entre las ventajas, se destaca que la eficiencia de este dispositivo en la extracción de hidrógeno del agua se multiplica por diez en comparación con desarrollos similares. El semiconductor utilizado es extremadamente resistente y emplea todo el espectro de radiación solar. Estos aspectos producen que el costo de producción de hidrógeno amigable con el medio ambiente por medio de este avance se reduzca.

La necesidad de encontrar o crear fuentes de energía limpia, renovable y sostenible es uno de los fundamentos de los Objetivos de Desarrollo Sostenible. 

Otro avance es el realizado por científicos de la Universidad de Cambridge que idearon un artefacto flotante que, por medio de la luz del sol, purifica aguas contaminadas y produce hidrógeno. Inspirado en la fotosíntesis de las plantas, el dispositivo, que cuenta con un fotocatalizador sobre una maya nanoestructurada de carbono, se alimenta de la radiación del sol para purificar aguas de río o de mar y generar hidrógeno verde. El proyecto aún está en proceso de prueba, pero es prometedor por el doble beneficio que ofrece al descontaminar acuíferos y producir hidrógeno de forma limpia y sostenible.

Fuente: Synhelion (2024).

Finalmente, se destaca el proyecto DAWN, un desarrollo creado por la empresa suiza Synhelion, que busca generar biocombustibles solares a escala industrial. Para este objetivo, el proyecto utiliza dos hectáreas de espejos que concentran la energía solar en un receptor de una torre de 60 metros de altura. Este proceso genera un vapor que se integra en un reactor que está dentro de la torre con biomasa de residuos agrícolas y agua. La acción produce una reacción química que genera gas sintetizado de monóxido de carbono e hidrógeno. Estas sustancias son sometidas a un conjunto variado de reacciones químicas hasta transformarse en hidrocarburos líquidos. El proyecto, que nació en 2014, sigue en estado de perfeccionamiento para eliminar o reutilizar el carbono que se emite en el proceso. Este combustible solar puede llegar a ser funcional para el sector marítimo y el aéreo. 

La necesidad de encontrar o crear fuentes de energía limpia, renovable y sostenible es uno de los fundamentos de los Objetivos de Desarrollo Sostenible establecidos por la Organización de Naciones Unidas (ONU). Los avances en combustibles a partir de la luz solar son una de las alternativas más prometedoras, tanto para la producción de hidrógeno verde como para la de combustibles líquidos de alto rendimiento. 

Sin embargo, aún se necesita más tiempo para optimizar los fotocatalizadores que convierten el agua en hidrógeno o la biomasa en biocombustibles, de manera que funcionen a su máxima capacidad. Además, los desarrollos actuales en combustibles solares tienen otras limitaciones, como depender del clima y operar únicamente durante el día. También es importante considerar que la energía solar que llega a la superficie terrestre es muy variable, siendo las áreas cercanas al Ecuador las que reciben la mayor cantidad de radiación solar.

Mauro Sastoque Campos
Periodista, escritor y diseñador para la Comunicación Gráfica.
Virtualpro
mauro.sastoque@ingco.co  

Referencias

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Martín, N. (2023, 13 noviembre). El dispositivo que produce agua limpia y combustible a partir de agua de mar. El Independiente.
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Pornrungroj, C., Mohamad Annuar, A. B., Wang, Q., Rahaman, M., Bhattacharjee, S., Andrei, V., y Reisner, E. (2023). Hybrid photothermal–photocatalyst sheets for solar-driven overall water splitting coupled to water purification. Nature Water, 1(11), 952-960.
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Zhou, P., Navid, I. A., Ma, Y., Xiao, Y., Wang, P., Ye, Z., y Mi, Z. (2023). Solar-to-hydrogen efficiency of more than 9% in photocatalytic water splitting. Nature, 613(7942), 66-70.
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