El hidrógeno es el elemento más abundante del universo, constituyendo el 60% de la materia.
Debido a la necesidad que existe actualmente de reducir el nivel de contaminantes presentes en la atmósfera, principales causantes de problemas que están afectando seriamente a la humanidad como el efecto invernadero y la variación de los regímenes climatológicos, surge la necesidad de buscar nuevas soluciones que contribuyan al mejoramiento de estos problemas sin recurrir a limitación en la producción de energía. Una buena solución es cambiar de base energética utilizando un combustible con el cual se puedan eliminar o reducir notablemente las emisiones de contaminantes a la atmósfera y, en este sentido, la propuesta más acertada es la utilización de hidrógeno como fuente de energía alternativa. Sin embargo, el hidrógeno no se encuentra en la naturaleza en estado puro y los diversos métodos de conseguirlo requieren unas técnicas que consumen mucha energía.
Si el objetivo es conseguir una economía basada en el hidrógeno para cumplir con los objetivos mediambientales de Kyoto, es necesario generar el hidrógeno de forma limpia e inagotable, pero la dificultad en la consecución del hidrógeno de manera masiva y no contaminante es precisamente uno de los principales obstáculos. Por ello, en la actualidad las investigaciones se centran en la búsqueda de un método que sirva para obtener hidrógeno de la manera más rápida y económica, puesto que su costosa producción resta beneficios a su uso como energía alternativa. En esta dirección, distintas industrias del sector automovilístico están trabajando en el desarrollo de pilas de combustible para sus prototipos de vehículos propulsados por hidrógeno.
Retorno al pasado en busca de energía
Siempre que se ha necesitado más energía, se ha recurrido a fuentes energéticas acumuladas en un pasado cada vez más remoto. Al principio, el ser humano usaba energía solar acumulada en lapsos breves como fuente energética. Así, por ejemplo, el hombre se valió del viento originado por los cambios de temperatura provocados por el calor del Sol para accionar molinos o impulsar embarcaciones de vela. También aprovechó la vegetación que se vale de la energía solar en la fotosíntesis para elaborar su alimento, cuya combustión permite obtener calor. Ambas fuentes energéticas permiten liberar energía solar y aprovecharla en beneficio humano. Recursos de este tipo han sido propios de sociedades que no necesitaban grandes aportaciones energéticas, debido a que estaban poco avanzadas técnicamente.
Si tenemos en cuenta que el hidrógeno se formó en el instante de creación del universo, momento que se conoce como big bang, hace aproximadamente catorce mil millones de años, su uso significa liberar la energía acumulada durante la formación del universo.
Existe un acuerdo casi unánime a la hora de considerar que el hidrógeno será la fuente de energía del futuro, con lo que en el camino trazado por la humanidad en busca de fuentes energéticas, se habrá pasado de la energía acumulada en épocas recientes a la energía originada con la formación del universo y los hombres se habrán remontado hasta el principio del tiempo en busca de energía.
El hidrógeno, la fuente de energía alternativa del siglo XXI
En nuestros días, existen numerosos proyectos de investigación que pretenden aprovechar la energía del hidrógeno e, incluso, diversos especialistas afirman que la economía se debe sustentar en tecnologías basadas en dicho elemento.
Existe una gran preocupación en el mundo económico, político y empresarial, debido a que la principal fuente energética actual, el petróleo, tiene los días contados. Sin esta materia prima no será posible producir electricidad ni los medios de automoción tendrán combustible, entre muchas otras cosas.
Por otra parte, el petróleo y los combustibles fósiles en general liberan monóxido y dióxido de carbono, agentes dañinos para la atmósfera, puesto que son causantes del efecto invernadero y su combustión produce sustancias altamente tóxicas.
El hidrógeno, por tanto, aparece como la tabla de salvación tanto del clima como de la economía y es el sustituto energético en el que los especialistas depositan más esperanzas.
El hidrógeno como elemento
El hidrógeno es el elemento más abundante del universo: el 60% de la materia está constituida por él y, además, el resto de elementos se han formado, también, a partir de él.
Los átomos de hidrógeno más comunes se denominan “protios” y están formados por un electrón (partícula de carga eléctrica negativa que gira alrededor del núcleo del átomo) y un protón (partícula de carga eléctrica positiva que se encuentra en el núcleo). Cuando en el núcleo hay, además, un neutrón, el átomo recibe el nombre de “deuterio”. Y si el núcleo tiene dos neutrones, se le llama “tritio”.
En la Tierra el hidrógeno no se encuentra en estado libre, sino que aparece asociado formando moléculas más grandes, debido a que es muy reactivo. El agua o los hidrocarburos son dos ejemplos de sustancias que contienen hidrógeno y que, por tanto, permiten obtener dicho elemento.
Durante la Revolución Industrial, un descubrimiento, la maquina de vapor, transformó la sociedad
Durante la Revolución Industrial se produjo un descubrimiento que transformaría las formas de vida de la sociedad: la máquina de vapor, caracterizada por convertir el calor en trabajo gracias al movimiento de unos émbolos que se movían por el vapor generado al quemar un carburante y que se aprovechaba para poner en marcha tanto fábricas como trenes.
El calor dejó de ser, de este modo, un fin en sí mismo y se convirtió en un medio para generar trabajo. La fuentes de energía en las que se ha basado la industrialización han sido el carbón, el petróleo o el gas natural. Todos ellos son unos recursos que se generaron hace miles de años a partir de restos de organismos vivos, sobre todo de plancton.
En el siglo XX se descubrió una fuente energética aún más provechosa que las antes citadas, aunque ha sido muy discutida y polémica, basada en el proceso de fisión nuclear de átomos de uranio y que sirve para poner en marcha las centrales nucleares.
El uranio es un elemento que se forma, como la mayoría de elementos, en las estrellas. Tras explotar, los elementos que contiene se dispersan a su alrededor para dar lugar a planetas y asteroides. De este modo se formaron el Sistema Solar y la Tierra. El uso del uranio hace necesario recurrir, por tanto, a un tipo de energía que se acumuló durante la formación de la Tierra, hace más de cuatro mil millones de años. Utilizar la energía atómica equivale a escarbar en el pasado para satisfacer las necesidades energéticas del presente.
Fusión nuclear para generar energía
Uno de los proyectos para generar energía en los que se depositan más esperanzas, aunque no hay garantías de que tenga éxito, es el de la fusión del hidrógeno.
La fusión es el proceso en el que dos núcleos atómicos ligeros se unen para producir un núcleo más pesado. La fusión del hidrógeno es el proceso en el que dos núcleos atómicos de hidrógeno, cada uno con un solo protón, se unen. En la unión se forma un átomo de dos protones que es propio de los átomos de helio. El átomo de helio pesa menos que la suma de los dos átomos de hidrógeno por separado, pero la masa restante no ha desaparecido, sino que se ha convertido en energía.
Las bombas de hidrógeno, que se lanzaron de forma experimental por vez primera en 1952, ya utilizaban la descomunal energía que proporciona la fusión con fines destructivos y de forma descontrolada.
Los experimentos para lograr la fusión de los átomos de hidrógeno de forma controlada y beneficiosa como fuente energética no han dado frutos, a pesar de las elevadas inversiones y de la dedicación de numerosos científicos. En el siglo XX, tanto Estados Unidos como Gran Bretaña desarrollaron programas de investigación que produjeron energía mediante fusión nuclear, aunque solo durante un segundo y con un saldo energético negativo, debido a que se usó más energía para provocar la fusión de la que posteriormente se obtuvo como resultado de dicho proceso.
A pesar de estos fracasos, un nutrido número de países inició, en la década de los noventa, un nuevo plan para desarrollar la energía de fusión. Este plan tiene diferentes etapas, entre las que se encuentra el proyecto ITER (en español Reactor Termonuclear Experimental Internacional), consistente en la construcción de un reactor capaz de producir energía por fusión. La información recabada durante este experimento ha de permitir la construcción de un reactor de demostración de fusión (conocido como DEMO) para mediados del siglo XXI. Esta será una de las últimas fases para el desarrollo de un reactor susceptible de comercializarse. De momento, la construcción del ITER ha sufrido serios contratiempos que han impedido su puesta en marcha.
Formas de conseguir hidrógeno
El sistema más utilizado para obtener hidrógeno a principios del siglo XXI es la llamada técnica de cracking, que es un proceso mediante el cual se escinden, por calor y presión, las cadenas moleculares de los componentes del petróleo para obtener productos más ligeros.
El hidrógeno se obtiene sobre todo a partir de gas natural, pero con el inconveniente de que entre los residuos que produce esta técnica se encuentran el monóxido y el dióxido de carbono. Además, la producción de gas natural tocará techo pocos años después que la del petróleo, por lo que no representa una alternativa razonable.
La electrólisis es uno de los métodos más sencillos para producir hidrógeno. Este proceso consiste en utilizar la corriente eléctrica para romper la molécula de agua y, de este modo, obtener hidrógeno, por un lado, y oxígeno, por otro.
A finales de 2004 se anunció que científicos estadounidenses habían mejorado la eficiencia de este método, usando agua a elevadas temperaturas. Es un método que puede funcionar en combinación con reactores nucleares, en los que se usa una gran cantidad de agua para refrigerar.
Se está estudiando el uso de fuentes energéticas alternativas como la solar o la eólica para producir la energía necesaria que permita la electrólisis. De momento, las técnicas utilizadas son muy caras, pero se piensa que cuando su uso se generalice van a disminuir los costes de las células fotovoltaicas o de los aerogeneradores.
Fuente: lacerca.com