El grupo de investigación Hidrógeno sostenible de la ESEIAAT de la UPC y la URV ha desarrollado un método para obtener hidrógeno con una lámpara de carburo a partir de agua del grifo y un cilindro prensado de aluminio aserrado con una pequeña cantidad de sosa cáustica, no dañino para el usuario. El caudal de hidrógeno varía en función del número de gotas de agua por minuto y puede alimentar una pila de combustible y cargar, por ejemplo, un móvil con carga rápida. El residuo es totalmente reciclable.
Con la implantación de las fuentes de energías renovables se obtiene electricidad que debe almacenarse para utilizarse en los medios de transporte o en sistemas no conectados a la red eléctrica. Una de las alternativas para el almacenamiento es la conversión de dicha electricidad, por electrólisis del agua, en hidrógeno. El problema es que el hidrógeno es un gas con muy baja densidad, por lo que ocupa mucho espacio y es, además, inflamable y explosivo. Para poder transportarlo en un sistema móvil suele comprimirse a 700 bar en pesados depósitos a presión y convertirse en electricidad y agua en pilas de combustible o motores de combustión a presión atmosférica.
En esta investigación se desarrolla un método donde se genera el hidrógeno bajo demanda de forma controlada a partir de los residuos de los mecanizados, siendo el subproducto obtenido óxido de aluminio, que puede transformarse en aluminio puro, sin otros metales en la aleación.
Su aplicación industrial disminuiría la energía necesaria y los contaminantes generados en la extracción de aluminio en las minas, reduciría los lodos rojos (residuo industrial generado en las refinerías de aluminio), y permitiría la obtención de hidrógeno a precios asequibles, ya que los residuos del mecanizado son los que se pagan a precios más bajos y además el subproducto puede venderse.
Lámparas de carburo
El método propuesto para generar hidrógeno es totalmente novedoso y es similar al utilizado en las lámparas de carburo de antaño que se utilizaban en hogares y minas, pero cambiando el carburo por briquetas de residuos obtenidos directamente por aserrado o triturados de virutas de productos de aluminio. La forma de fabricación de las briquetas utilizadas es muy sencilla, incluso podría realizarse en los mismos talleres, obteniendo energía por combustión para generar calor o electricidad y sin necesidad de generar costes y gastos energéticos del transporte de distribución a los centros de reciclaje.
Proceso de obtención del hidrógeno
El proceso consiste en moler (utilizando mascarilla y guantes) asserrado de aluminio en un mortero, con un 25% en peso de sosa cáustica, para posteriormente formar briquetas cilíndricas en una prensa, que puede ser manual, y guardarlas en un recipiente estanco para evitar el contacto con la humedad. Aunque el usuario final no necesita manipular las briquetas, en caso de hacerlo no sufriría quemaduras en la piel, ya que la cantidad de sosa cáustica en la superficie de la briqueta es muy pequeña, y además éstas son ignífugas y no explosivas.
A continuación, para obtener el hidrógeno y calor de forma controlada, se vierte agua, gota a gota, sobre las briquetas. El subproducto generado es seco y puede recuperarse la sosa caustica, el aluminio y los otros metales de la aleación de aluminio mediante reciclado. Aunque la fabricación de aluminio todavía no es libre de emisiones de carbono, ya que los electrodos de carbón se oxidan y se convierten en CO2, existen investigaciones con electrodos inertes o sistemas de captura de CO2 para reducir al máximo estas emisiones. La ventaja de la producción de aluminio primario es que, aunque requiere mucha energía eléctrica, esta suele proceder de energías renovables en regiones donde el metal se encuentra en abundancia, como es el caso de Islandia, y además puede ser transportado a grandes distancias sin degradarse.
La cantidad de hidrógeno obtenida por cada gramo de briqueta de aluminio reciclado suele ser de aproximadamente un litro, aunque varía según la cantidad de aluminio que contenga, ya que normalmente el aluminio se alea con otros metales. El tamaño ideal del grano de la briqueta es de 1mm de diámetro, que sería el que se obtiene por aserrado. En caso de trabajar con tamaños mayores se reduce el rendimiento y se obtiene menos hidrógeno por gramo de residuo.
Además, con el método propuesto no es necesario clasificar las virutas de diferentes aleaciones ni eliminar las trazas de otros metales, lo que reduce los costes y simplifica el proceso.
Cargar dispositivos electrónicos en zonas aisladas
Con el método propuesto es posible conectar el sistema a una pila de combustible que genere suficiente energía eléctrica a partir del hidrógeno como para poder cargar dispositivos electrónicos, electrodomésticos y baterías en zonas aisladas. Además, los resultados indican que el sistema puede producir calor, por lo que podría utilizarse para calentar agua en lugares aislados, y de un modo sostenible, con subproductos sólidos que se pueden almacenar y reciclar fácilmente.
Referencia:
Salueña-Berna X, Marín-Genescà M, Mujal Rosas R, Arias M-JL. Controlled and Safe Hydrogen Generation from Waste Aluminum and Water, a New Approach to Hydrogen Generation. Materials. 2024; 17(23):5885. https://doi.org/10.3390/ma17235885
Autores del artículo divulgativo:
Xavier Salueña Berna (ESEIAAT, Universitat Politècnica de Catalunya), Marc Marín Genescà (ETSEQ-URV), Ramon Mujal Rosas (ESEIAAT-UPC), Manuel José Lis Arias (ESEIAAT-UPC)
Fuente: Scientias
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