Uno de los principales problemas a los que se enfrenta la Humanidad es el agotamiento de los combustibles fósiles. El modelo energético, muy dependiente históricamente del petróleo y el carbón, ha empezado a buscar alternativas sostenibles, como son las energías renovables. Diferentes grupos de investigación, como el de la Universidad de Burgos, se han fijado en el hidrógeno, un elemento muy presente en la Tierra y con capacidad de convertirse en combustible.
"La energía solar es la principal fuente energética del planeta", indica Gabriel García Herbosa, coordinador del grupo de investigación Amido de la Universidad de Burgos. A partir de la radiación solar se puede capturar directamente esta energía proveniente de la estrella, a partir de paneles, pero está detrás de otras formas de captación de energía. El viento se origina por el cambio de temperatura en la atmósfera que produce la acción del Sol, el oleaje también es producto de la circulación atmosférica.
Estas actividades también son aprovechables para producir electricidad. Incluso las plantas necesitan esta radiación para producir la fotosíntesis, a través de la que se transforma el calor solar en energía química que dará lugar a la biomasa y la madera, de la que, en última instancia, surgieron los combustibles fósiles.
Desde la pasada década, apunta García Herbosa, se sabe convertir el hidrógeno en electricidad o quemarlo como combustible. Este se emplea ya, por ejemplo, en los transbordadores. Sin embargo, aún quedan importantes procesos químicos que son desconocidos. "¿Cómo podemos descomponer el agua a partir de la acción del Sol? ¿Como podremos separar los elementos de hidrógeno y oxígeno?", se pregunta el investigador.
"Ahí entra la Química con el empleo de catalizadores, que son los que hay que descubrir ahora", explica. La catálisis es el proceso por el cual se aumenta o disminuye la velocidad de una reacción química. En la hidrogenación, la adicción de hidrógeno a otro compuesto, los metales funcionan como catalizadores.
Diferentes grupos de investigación en el planeta investigan este tipo de substancias útiles para la producción de hidrógeno o de oxígeno. Gabriel García Herbosa acaba de regresar de una estancia de seis meses en Estados Unidos, donde ha trabajado en la descomposición telequímica del agua, con la que se persigue almacenar la energía solar. Herbosa ha visitado las universidades de Carolina del Norte de Chapel Hill y Rochester, "punteras en este ámbito de la investigación".
Platino, rutenio, paladio
Los investigadores burgaleses trabajan, de una forma más modesta de estos grandes centros del conocimiento, en la búsqueda de catalizadores en metales escasos, como el paladio, el rutenio o el platino "con el horizonte de llevar los resultados a materiales más accesibles, como el hierro, el manganeso o el cobalto".
La investigación se encuentra, actualmente, en sus fases más tempranas. Reciente, científicos de Suiza y Estados Unidos lograron un sistema de descomposición de agua y CO2 basado en el cerio, metal tan presente en la naturaleza como el cobre, con una eficiencia del 0'7%. Puede parecer un rendimiento escaso, pero García Herbosa advierte que es un paso importante. Los resultados fueron publicados recientemente en Nature.
En estos momentos, la situación de este tipo de investigaciones básicas está "en una fase muy previa, similar a cuando comenzó la aeronáutica a principios del siglo XX y se lograba volar unos escasos 20 metros". Sin embargo, los investigadores están convencidos de lograr el éxito: "La naturaleza lo hace, los mismos combustibles fósiles se formaron de esta manera, solo es necesario reducir los tiempos". La clave, según el experto, ses "la creación de enlaces entre los átomos" que participan en el proceso. "cuando las plantas convierten dióxido de carbono, crean nuevos enlaces químicos. Tenemos que buscar estos catalizadores para crear esos enlaces químicos necesarios".
Sostenibilidad
En todo caso, el especialista cree que el trabajo en torno al hidrógeno es más sostenible para el planeta que el empleo de biocombustibles como substitutos de los derivados del petróleo. "Estos biocombustibles usan la naturaleza, los terrenos o las cosechas, para almacenar la energía proveniente del Sol. No podemos retirar terrenos cultivables para destinarlos a la producción de energía en vez de alimento, por lo que es necesario descubrir estos catalizadores". El grupo de investigación, precisamente, toma en nombre de un tipo de enlace químico involucrado en estas acciones químicas: amido.
Los investigadores de la Universidad de Burgos emplean técnicas espectroscópicas en sus investigaciones, como la resonancia magnética nuclear, la difracción de rayos X o la cromatografía de gases, esta última para analizar como se forman los combustibles solares. En sus experimentos irradian agua y comprueban los enlaces nuevos generados. En esencia, los científicos emplean la energía solar para hacerla pasar al catalizador y allí se realizan los nuevos enlaces con los que se pretende obtener la mejora.
En la región del polo sur de la Luna existen zonas donde nunca luce el Sol y otras donde siempre llegan sus rayos. Para que los vehículos puedan operar en esas condiciones, y con fondos de la Agencia Espacial Europea, investigadores de España y Reino Unido desarrollan sistemas que combinan paneles solares, baterías y generadores termoeléctricos de radioisótopos.
La metodología diseñada por la Universidad de Murcia y el CSIC identifica las regiones donde el sol y el viento ofrecen, conjuntamente, menos fluctuaciones en la producción de energía. A través de la sistema Climax se pueden planificar el emplazamiento y uso compartido de estas renovables para aumentar la estabilidad del suministro.
