MEDIO AMBIENTE HIDROGENO COMO COMBUSTIBLE (H2) por Alvaro Kröger

Caracteristicas generales
El Hidrógeno es un gas incoloro, inodoro, insípido, altamente combustible con una llama azulada casi transparente y no es tóxico. El Hidrógeno es el más ligero de los gases conocidos en función de su bajo peso específico con relación al aire. Por esta razón su manipulación requiere cuidados especiales para evitar accidentes.
El Hidrógeno es particularmente propenso a fugas por su baja viscosidad y peso molecular.

USOS DEL HIDROGENO
Hidrogenización de aceite
Procesos especiales de corte y soldadura
Laboratorios
Hornos de sinterización
Formación de atmósferas reductoras (industria del vidrio)
Hornos reductores de ciertos metales (eliminación de O2)
Fabricación de semiconductores

PROBLEMAS CON EL HIDROGENO

FUEGO: Los escapes a alta presión suelen inflamarse espontáneamente produciendo una llama de muy alta temperatura y práctivamente invisible; ya que las mezclas "aire/hidrógeno" del 4.1% al 72.4% son inflamables dependiendo de la presión inicial, temperatura y humedad. El caso de combatir un incendio por hidrógeno basta con eliminar el suministro, cerrando las válvuloas correspondientes. Los equipos que estén en las cercanías del incendio deben ser enfriados con agua o espuma.

SALUD: No es tóxico, pero al deplazar el oxígeno puede provocar atmósferas pobres en O2, en lugares cerrados.

EL HIDROGENO COMO COMBUSTIBLE
PARA EL TRANSPORTE

Por más de un siglo el hidrógenos se ha considerado como el combustible ideal para el transporte, conveniente,eficiente y limpio. Puesto que puede obtenerse de una variada gama de fuentes domésticas, el hidrógeno podría reducir costos económicos, políticos y ambientales de los sistemas de energía. Por otra parte, en áreas urbanas, a causa de la contaminación del aire, los costos por la preservación de la salud aumentan de forma alarmante, tanto para las sociedades desarrolladas como para las que están en vías de desarrollo. En el largo plazo la producción de hidrógno de fuentes renovables ofrece un potencial de energía que sería sostenible en todos los sentidos.

El hidrógeno es un portador de energía como la electricidad y puede producirse desde una amplia variedad de materias primas tales como: carbón, biomasa, agua, etc., así como de aguas negras residuos sólidos y residuos de petróleo.

La ventajas y desventajas del hidrógeno derivan de sus propiedades físicas básicas. La molécula de hidrógeno es la más ligera, la más pequeña y está entre las moléculas más simples, además es relativamente estable. El hidrógeno tiene más energía por unidad de peso que cualquier otro combustible, y en caso de accidente se dispersa muy rápidamente.

También permite las combustiones a altas relaciones de compresión y altas eficiencias en máquinas de motores de combustión interna. Cuando se combina con el oxígeno en celdas de combustible eléctrolíticas el hidrógeno puede producir electricidad directamente, rebasando los límites de eficiencia del ciclo de Carnot obtenidos actualmente en plantas generadoras de potencia.

Como desventajas el hidrógeno tiene una temperatura de condensación muy baja (20ºK) o sea -152ºC, y una energía muy baja por unidad de volumen como gas o como líquido ( más o menos una tercera parte del gas natural o de la gasolina respectivamente). Otras desventajas son: el proceso de producción de hidrógeno líquido consume mucha energía, el transporte de hidrógeno gaseoso por ductos es mucho menos eficiente que para otros gases, los contenedores para su almacenamiento son muy grandes y el almacenamiento del hidrógeno en recipientes a bordo de un vehículo representa aún un problema.

El hidrógeno no es tóxico , no es contaminante, pero es muy difícil de detectar, si no imposible, sin sensores adecuados ya que es inodoro, incoloro y su llama es apenas perceptible.

Por muchas razones, el punto de introducción del hidrógeno en la industria, será el sector transportes. Los consumidores pagan mucho más por la energía utilizada en el transporte, que por la electricidad o l gas de uso doméstico ( esta relación podría llegar a ser de 8 a 1 o más aún, en una familia de clase media). Más aún, el sector transporte tiene también un gran potencial de ganancias por eficiencias en el combustible. En efecto, un automóvil moderno tiene una eficiencia del 13% durante el ciclo de manejo urbano, en tanto que los vehículos a hidrógeno, ya sean híbrido eléctricos o a celdas de combustible podrían alcanzar eficiencias de entre el 35 al 45%.

Los vehículos impulsados por hidrógeno podrían cumplir las exigencias de emisiones muy bajas o directamente cero a la atmósfera.

En diferentes países se están haciendo las experiencias y los ensayos para el uso del hidrógeno como combustible ecológico. Es el caso de Islandia, dónde todos los vehículos del trnsporte urbano y de larga distancia se están realizando con hidrógeno, en ómnibus Mercedes-Benz con motores adaptados.

El hidrógeno como combustible se puede usar:
Combustión catalítica del hidrógeno. Este proceso se basa en el hecho qu el hidrógeno y el oxígeno se pueden combinar a bajas temperaturas mediante un catalizador adecuado produciéndose en esta reacción solamente vapor de agua el cual puede ser utilizado por los equipos domésticos, como estufas o calentadores de agua.

Combustión del hidrógeno en máquinas de combustión interna. Consiste básicamente en la modificación de estos motores diseñados para la combustión de energía fósil basándose en dos aspectos básicos: el rediseño de la cámara de combustión y ajustes en el sistema del motor para que la combustión sea eficiente. Una de las características de los motores que utilizan hidrógno como combustible es que tienen una eficiencia un 20% mayor que los que utilizan combustibles fósiles. Otra característica es que producen cero de emisiones contaminantes arrojando vapor de agua y en los casos de motores mal diseñados o adaptados producen vapor de agua con pequeñísimas cantidades de NOx.

Generación electroquímica de electricidad.

Debido a la necesidad que se tiene actualmente por reducir el nivel de contaminantes presentes en la atmósfera, y que éstos son los responsables de por ejemplo el efecto invernadero, la variación de los regímenes climáticos,entre otros, que están afectando a la humanidad,, surge la necesidad de encontrar nuevas soluciones que contribuyan al mejoramiento de éstos problemas sin disminuír la producción de energía, ya que esto implicaría el retraso económico, cultural, intelectual, tecnológico e investigativo a nivel global.

Teniendo en cuenta 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 éstas brindan la posibilidad de ir dejando la dependencia de los combustibles fósiles, como también disminuír la contaminación ambiental.

De lo expuesto anteriormente s llega a la conclusión de que una buena solución se ncuentra en cambiar de base energética utilizando el combustible con el cual se puedan eliminar o reducir al mínimo las emisiones de contaminantes a la atmósfera y esto es lo que justamente se lograría con la utilización de este combustible alternativo; y este combustible es el Hidrógeno.

Se ha seleccionado el hidrógeno, no por capricho, sino que puede dar solución a muchos problemas:

El hidrógeno cuya base de obtención es el agua, es un elemento muy abundante y puede ser utilizado tanto por países energéticamente ricos como pobres (Haremos un artículo sobre las implicancias de este hecho). El petróleo crudo es un recurso finito.

El hidrógeno puede ser utilizado como recurso energético sin mayores problemas técnicos.

El hidrógeno puede sustituír a todos los combustibles fósiles usados actualmente.

Los productos de la combustión son considerados NO contaminantes o de bajísimo grado.

Es un proyecto de bajo costo y competitivo.

Presenta una mejor utilización de los recursos, esto se demuestra con el siguiente ejemplo: a) La energía acumulada en 1 Ton de carbón convertida en gasolina recorrer un vehículo 708.1 Km. b)La energía acumulada en 1 Ton de carbón convertida en electricidad hace recorrer un vehículo 772.5 Km. c) La energía acumulada en 1 Ton de carbón convertida en metanol hace recorrer un vehículo 836.8 Km. d) La energía acumulada en 1 Ton. de carbón convertida en hidrógeno hace recorrer un vehículo 1030 km.

Existe la necesidad dce adoptar otras fuentes de energía además de la electricidad y el hidrógeno puede ser tal fuente.

El hidrógeno es una fuente de energía que se puede almacenar.

EL FUTURO ES EL HIDRÓGENO

El hidrógeno, el elemento más común de universo, será la energía de este siglo sin lugar a dudas, según un informe que acaba de publicar el Worl Watch Institute, una prestigiosa institución de control de medio ambiente.

El interés del hidrógeno está creciendo en todo el mundo. El cambio climático producido por la quema indiscriminada de combustibles fósiles y la seguridad energética son dos poderosas razones que impulsan la investigación sobre la producción, industrialización y consumo de este elemento. Otra razón es el creciente desarrollo en los últimos años de las pilas de combustible, que utilizan el hidrógeno para generar electricidad y únicamente producen como subproductos vapor de agua. Una tecnología que está impulsada principalmente por las multinacionales automotrices, que están destinando cifras multimillonarias para la investigación y desarrollo de las pilas de combustible. Así la Daimler-Chryler ha destinado unos 20.000 millones de dólares y Toyota auncia que para el 2006/2007 ya va a lanzar al mercado un vehículo con pilas de hidrógeno.

Para Seth Dunn, el autor del informe del World Watch Institute, "la pregunta clave no es si nos largamos a un mundo del hidrógeno, sino cuándo llegaremos a él". En la actualidad el 99% del hidrógeno que se produce es a base de combustibles fósiles, principalmente del gas natural, que contamina el ambiente y contribuye al cambio climático.

A largo plazo, el hidrógeno procederá de fuentes de energía renovables que, mediante la fotosíntesis, usarán la energía del sol, del viento o de cualquier otra fuente, para separar el agua en hidrógeno y oxígeno.

Sin embargo, Dunn advierte que en estos momentos las tendencias de los gobiernos y de la industria es mantener la dependencia de los hidrocarburos, por lo que los desarrollos tienden a producir hidrógeno de la gasolina y el metano, en el propio motor de los autos.

Ante esta situación, el autor, sugiere una posición intermedia: transportar el gas natural hasta las estaciones de servicio, usando la extensa red de gasoductos que ya existe.

Una vez allí, el gas natural se convertiría en hidrógeno que ya podría ser utilizado por vehículos con pilas de combustible. Posteriormente esta conversión se podría hacer con energías renovables.

"Por sí solas las fuerzas del mercadono moverán a la sociedad hacia una economía basada en el hidrógeno" afirma Dunn. En su opinión, al igual que los gobiernos impulsaron los primeros pasos de Internet, parecería necsario que ahora asuman el papel de acelerador hacia una economía del hidrógeno.