En el proceso de electrolisis del agua, mediante una corriente eléctrica es posible descomponer las moléculas del líquido en hidrógeno (H) y oxígeno (O). Nada novedoso, pero un procedimiento químico inverso a éste puede ser más atractivo, capaz incluso de generar la energía suficiente para llevarnos fuera de órbita.
Se trata de la electrocatálisis, un proceso que ha impulsado los cohetes espaciales de la NASA y que ha sido objeto de estudio de Omar Solorza Feria durante más de dos décadas.
Sus investigaciones realizadas en el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) son pioneras en el país y si bien su objetivo no ha sido llegar al espacio aún, el científico miembro de la Academia Mexicana de Ciencias y la Red Latinoamericana de Química ha empleado el conocimiento generado para concebir diversas aplicaciones de esta tecnología, impulsada por el hidrógeno, limpia y renovable.
Encender un televisor o computadora, poner en marcha un vehículo monoplaza o almacenar la energía del gas más abundante del Universo para una hoja que realiza “fotosíntesis artificial”, son sólo algunos de los proyectos que encabeza el científico oaxaqueño, un químico convencido de la pertinencia de desarrollar tecnología de energías renovables desde una época donde aún no se hablaba de cambio climático.
DAR EL GIRO. Durante su formación como investigador en el Cinvestav, se enfocó en el tema de “semiconductores para captar energía luminosa y transformarla en energía eléctrica a través de sistemas fotoelectroquímicos”. Sin embargo, relata en entrevista, encontró que los materiales eran muy inestables y degradaban con lo que decaía la corriente. Eso le llevó a investigar otros materiales semiconductores para producir hidrógeno y descomponer las moléculas del agua con estos, pero también se degradaban por el efecto de la energía luminosa.
No le veía mucho futuro a estas investigaciones, pero después de una estancia en Alemania, el químico comenzó a trabajar en electrocatálisis y se interesó en el desarrollo de materiales que llevarán a cabo la conversión del oxígeno del aire para producir agua.
Partía del concepto de si en el aire hay el 21% del oxígeno del planeta, por qué no utilizarlo y hacer una reducción química junto con el hidrógeno para que reaccionarán electroquímicamente y produjeran energía eléctrica y agua: el proceso inverso de una electrolisis. “Era algo atractivo, novedoso y que ya ocurría en los viajes espaciales”.
Solorza Feria señala que para impulsar sus cohetes espaciales, la NASA utiliza hidrógeno que hace reaccionar con el oxígeno del aire para impulsarlo. “Toda la nube blanca que vemos al despegar es vapor de agua”. Ya en los viajes espaciales, las naves llevan H y O, con los que producen la corriente eléctrica para su iluminación y el agua producida es la que consumen los astronautas. Todas estas aplicaciones son muy costosas aún, aclara, pero dieron la apertura para que se comenzara a impulsar y buscar materiales igual de eficientes, pero más baratos.
“Las limitantes son los materiales. La ciencia de materiales interviene en esta rama de la investigación, así como la nanotecnología para hacerlos más pequeños y atractivos, junto con ingeniería para hacer sistemas compactados y económicos”.
De esta forma, a partir de la década de los noventa, el investigador comienza a hacer estudios sobre formación de tecnologías de H y celdas de combustible, producir materiales para descomponer el agua y generar energía eléctrica.
Su grupo de investigación ha estudiado además nuevos materiales que conduzcan la electricidad, en combinaciones de rutenio y selenio, como opción y complemento del platino, material predilecto pero caro y escaso. Han realizado combinaciones donde el platino sólo se requiere en 5% y lo demás con sus materiales, suficiente como para multiplicar la respuesta en la conducción de energía eléctrica.
Es así como su grupo es pionero y ha generado mayores avances, porque iniciaron mucho antes de que el tema de energías renovables marcara alguna pauta. Es así como han desarrollado prototipos y han mejorado sus aplicaciones a través de los años y los recursos humanos formados. “La sociedad ya puede conocer nuestro producto final, lo que no sucede en muchos laboratorios. Son trabajos de investigación que llegan a ser aterrizados”.
APLICACIONES. De manera literal uno de los vehículos de lo anterior son los diferentes prototipos de go kart que han desarrollado, uno de los cuales incluso probó el mismo Mario Molina en una de sus visitas al Cinvestav de Zacatenco. “El vehículo es la imagen de la tecnología realizada por nuestro grupo de investigación” y ha evolucionado con celdas más grandes para hacerlo más potente y autónomo. Pero sus mismos principios han servido para encender electrónicos como computadoras, televisores y otros aparatos que han dado una idea a los mexicanos de cómo puede utilizarse la tecnología del hidrógeno.
Esto ha sido posible con los financiamientos otorgados y el investigador confía que mientras más recursos obtengan mayores serán los resultados, quizá un sedán o un auto más grande. “Como centro de investigación tenemos esa capacidad, pero para industrializarlo se requiere del gobierno y de las empresas”.
Actualmente, añade, la empresa mexicana Distribuidora de Auto Industrias diseña un nuevo chasis para el vehículo de hidrógeno, lo que podrá generar una primera exhibición de un transporte novedoso con componentes ligeros.
Con un primer prototipo, que ya genera patentes, no duda que pueda hacerse de forma masiva, ya será decisión del gobierno capitalino, que ha financiado parte de sus investigaciones, u otro si se impulsa como una opción más de transporte en la ciudad.
“Lo que hemos hecho es desde sintetizar un material hasta llegar a su aplicación; es algo relevante puesto que generamos un conocimiento que repercutirá en la sociedad”.
El desarrollo de su investigación ahora la ha permitido a Omar Solorza participar en un proyecto interinstitucional financiado por Conacyt, que busca desarrollar una hoja artificial, capaz de hacer “fotosíntesis artificial”.
Esta tecnología, que involucra seis diferentes grupos de investigadores de diferentes instituciones, se compone de nanoalambres que capturan la luz por procesos fotovoltaicos. A partir de esta captación se genera una corriente eléctrica que llega a unas nanopartículas para que se disocie la molécula de agua y se obtenga hidrógeno como combustible.
La iniciativa se encuentra en una primera etapa y es un proyecto de largo plazo; sin embargo, el grupo de Solorza ya tiene claro cuál será su papel: buscar la mejor forma de almacenar ese hidrógeno, su especialidad.
Si bien, recuerda el científico, México no dejará de ser un país petrolero, parte de los recursos generados por esta actividad deben destinarse al desarrollo de energías renovables, puesto que la economía mundial cada vez se torna más hacia la investigación y desarrollo de éstas. De lo contrario continuará nuestra dependencia de tecnología e importación, como casi siempre lo hemos hecho, enfatiza.
UDUAL Press 