HIDROGENO COMO COMBUSTIBLE SUSTITUTO AL PETROLEO

Debido a la necesidad que se tiene actualmente por reducir el nivel de contaminantes presentes en la atmósfera, ya que estos son los principales causantes de problemas como el efecto de invernadero, la variación de los regímenes climatológicos , entre otros que están afectando seriamente a la humanidad, surge la necesidad de buscar nuevas soluciones que contribuyan al mejoramiento de estos problemas sin recurrir a limitaciones en la producción de energía, ya que esto implicaría un retraso tanto en el desarrollo económico, cultural, tecnológico como en el investigativo de nuestro país.

Teniendo en cuenta que los beneficios e intereses de la energía alternativa como solución energética van más allá de la reducción de costos únicamente, se presenta además que el mayor uso de estas brindan, la oportunidad de reducir la dependencia con los combustibles fósiles como también de disminuir la contaminación ambiental, debido a que causa un efecto notablemente menor sobre el medio ambiente.

De lo expuesto anteriormente se llega a la conclusión de que una buena solución se encuentra en cambiar de base energética utilizando un combustible con el cual se puedan eliminar o reducir notablemente las emisiones de contaminantes a la atmósfera y esto es precisamente lo que se lograría con el uso de una fuente alterna de energía. El combustible que se propone como solución es el hidrógeno.

Se ha seleccionado al hidrógeno como el combustible que puede dar solución a dichos problemas debido a:

El hidrógeno cuya base de obtención es el agua, es muy abundante y puede ser utilizado tanto en países energéticamente pobres como en los ricos. El petróleo crudo y el gas natural son abastecedores de energía limitados.

Las favorables propiedades del hidrógeno para ser utilizado como combustible son bien conocidas desde antiguo:

- Reservas prácticamente ilimitadas.

- Facilidad de combustión completa.

- Bajo nivel de contaminantes atmosféricos. En estos momentos, con especial atención a la ausencia de CO2 entre los productos de combustión. Los productos de combustión son considerados no contaminantes o contaminantes en muy bajo grado.

- El hidrógeno puede ser utilizado como recurso energético.

-El hidrógeno puede sustituir a los combustibles utilizados actualmente.

- Este es un proyecto de bajos costos y competitivo.

- Presenta una mejor utilización de los recursos, esto se sustenta con el ejemplo que se presenta a continuación.

-La energía acumulada en 1 Ton de carbón convertida a gasolina hace que un en vehículo recorra 708.1 Km.

-La energía acumulada en 1 Ton de carbón convertida a electricidad hace que en un vehículo recorra 772.5 Km.

-La energía acumulada en 1 Ton de carbón convertida a metanol hace que un en vehículo recorra 836.8 Km.

-La energía acumulada en 1 Ton de carbón convertida a hidrógeno hace que un en vehículo recorra 1030 Km.

-Existe la necesidad de adoptar otras fuentes de energía además de la electricidad para suplir las deficiencias en el sector del transporte; el hidrógeno es una fuente energética que puede cumplir con tal fin.

-El hidrógeno es una fuente de energía que puede ser almacenada, transmitida y utilizada para las necesidades energéticas del presente y del futuro.

Simultáneamente, algunos aspectos desfavorables han impedido la difusión del uso:

- No existe libre en la naturaleza.

- Los esquemas tradicionales de obtención arrojan un balance energético negativo a lo largo del ciclo de vida.

- En gran medida consecuencia del punto anterior, elevado coste de producción.

- Escasa densidad energética por unidad de volumen, que dificulta y encarece su manipulación.

En el ciclo del hidrógeno, éste jugará el papel de intermediario entre las energías renovables (solar, eólica, biomasa, etc.) y la central térmica; la posibilidad de almacenar hidrógeno de manera relativamente fácil vendría a suplir una de las principales limitaciones de la energía solar y eólica (o de la energía eléctrica).

La utilización masiva de hidrógeno ha de ir necesariamente asociada a una drástica reducción en los costes de producción. Por otra parte, para garantizar un prolongado desarrollo sostenible, en su obtención, no pueden consumirse combustibles fósiles. La eficiencia energética del ciclo de vida pasaría a un segundo término, siempre que se respetasen las dos condiciones anteriores.

Diferentes métodos de obtención de hidrógeno apartir del agua – Biológicos, Químicos, Físicos, Bioquímicos, etc.

I.- Métodos Biológicos.

a.- Utilizando Bacterias que producen hidrógeno (o imitándolas):

“Producción microbiana de hidrógeno asistida electro-químicamente a partir del acetato”

b.- Imitando a las plantas:

La fotosíntesis consiste en convertir energía luminosa en energía química de enlace, en concreto se reduce el CO2 y se forma glucosa.

Para eso hace falta hidrógeno y ese hidrogeno se obtiene del H2O (en la fotosíntesis normal) rompiendo la molécula de agua. Por eso las plantas al realizar la fotosíntesis desprenden oxigeno.

I.- Métodos Químicos.

a.- Usando molibdeno:

El Instituto de Ciencias de los Materiales de la Universidad de Valencia ha descubierto un catalizador que contiene molibdeno y que, al entrar en contacto con el agua, separa de manera sencilla y barata, y tras varias reacciones encadenadas, el hidrógeno y el oxígeno. El profesor Antonio Cervilla, afirmó que este proceso tiene un costo muy bajo, además que las condiciones en las cuales se puede llevar a cabo son normales y sin tener que aplicar otra fuente de energía.

b.- Usando Boro:

Esta vez han sido un grupo de científicos de la Universidad de Minnesota y del Instituto de ciencia Weizman, en Israel, que han descubierto que gracias al boro (el elemento número 5 de la tabla periódica) junto con agua se puede crear hidrógeno en forma gaseosa, un muy buen combustible que, tras su uso (para crear energía mecánica para el coche) vuelve a emitir boro que puede volver a utilizarse de nuevo, iniciando el ciclo.

c.- Oxido de titanio nanoestructurado.

d.- El aditivo secreto de Arturo Rufino Estevez Varela (hace 30 años):

Era originario de Extremadura, su invento fué demostrado varias veces en público, pero el dictador Franco mandó a silenciar el proyecto. Arturo Varela murió hace unos 10 años.

Según su fórmula:

Con dos litros y medio de agua y un kilo de su “producto secreto” se conseguían tres metros cúbicos de hidrógeno.

“Es decir, tantas calorías como las que producen nueve litros de gasolina de 96 octanos.

A estas alturas sabemos que es algún compuesto químico y que al agregarse al agua produce hidrógeno instantáneamente sin necesidad de calor o electricidad.

Actualmente objeto de investigación por la Universidad de Minnesota (la del boro) y el Instituto de Ciencia Weizmann, en Israel. Por 30 años se ocultó esto, ya está saliendo a la luz nuevamente, aunque no fielmente.

Tambien podrian utilizarse níquel, zinc, cobre u otros metales reactivos.

III.- Métodos Bioquímicos:

a.- Biofotólisis: También se le llama fotodisociación biológica del agua, se refiere a la conversión de agua y energía solar (utilizada) a hidrógeno y oxígeno usando microorganismos, comúnmente microalgas y /o cianobacterias.

IV.- Metodos físicos.

a.- Electrólisis:

La electrólisis del agua es el proceso en el que agua pasa por corrientes eléctricas y sus moléculas se alinean y se separan los átomos de hidrógeno. Fue descubierto en 1820 por el físico y químico inglés Michael Faraday. Consiste en la descomposición mediante una corriente eléctrica de sustancias ionizadas denominadas electrolitos. La palabra electrólisis procede de dos radicales, electro que hace referencia a electricidad y lisis que quiere decir ruptura.

Luego de la Electrólisis del agua, el hidrógeno, se congela y puede ser exportado.

Es un negocio que comienza a ser redituable ya que el costo del barril de petróleo llega hoy a los 92,37 dólares, precio para que la electrólisis sea rentable, lo extraño es que durante todo este tiempo que el barril ha superado los 92 dólares nadie ha empezado a producir hidrógeno.

El problema de la electrolisis del agua a temperatura ambiente había sido su poca eficacia: hasta ahora se requerian 100 watios de electricidad para obtener una cantidad de hidrógeno equivalente a 60 watios. Pero ahora ese proceso se ha hecho mucho más eficiente.

Actualmente esta electrólisis puede realizarse usando energía solar.

El proceso desarrollado por el fundador de Solar Systems, John Lasich, consiste en calentar el agua a 1.000º centígrados para someterla a electrolisis. De este modo, el enlace entre hidrógeno y oxígeno se hace más frágil, se rompe con más facilidad y con cada 100 watios de electricidad empleados se obtiene hidrógeno equivalente a 140 watios.

Es decir ahora con 100 vatios de electricidad se obtienen 80 vatios más que antes (se obtienen 140 vatios en lugar de 60 vatios con el método anterior), es decir se produce un 233 % más de energía. Con esta técnica es rentable producir hidrógeno cuando el petróleo supera los 92 US $ el barril, lo extraño es que el petróleo durante años ha estado arriba de los 100 $ el barril y nadie lo produce, actualmente está en 92,37 US $, cantidad suficiente para que cada país pueda producir energía por el método tradicional de electrólisis, y si usan el método moderno se ahorran 40 $ (57 – 17 $), pero el problema se debe a que las empresas privadas generadoras de energía eléctrica quieren obtener más ganancias y para esto usan combustible carísimo a costa de empobrecer a todos y beneficiar a las transnacionales del petróleo.

Descomposición electrolítica del agua

En la actualidad, la electrólisis del agua es una tecnología bien conocida. En la figura 3 se ha realizado un esquema de los dos modelos de celda utilizados. En ambos casos, el electrolito

está formado por una disolución de KOH a concentración próxima a 40%, trabajando a temperatura del o rden de 80°C.

Esquemas de la obtención de hidrógeno por electrolisis alcalina, con los dos modelos de celda utilizados

Las celdas se construyen en acero al carbono, estando refrigeradas por agua que disipa el calor generado. Los electrodos están situados en dos reglones separadas por un diafragma fabricado en material cerámico, el material del ánodo es níquel, mientras que el cátodo suele ser de acero inoxidable.

En las celdas bipolares se conectan dos de ellas en serie a través de un separador de níquel, el cual hace en una celda de ánodo y en la contigua de cátodo, con lo que se consigue una importante reducción en el volumen del aparato.

Si la electricidad consumida es de origen renovable, no se producen emisiones a la atmósfera, pero, como ya ha quedado dicho, en la mayor parte de las situaciones el procedimiento electrolítico no resulta competitivo económicamente frente al reformado.REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA

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