En la ciudad costera de Zhuhai, en China, un proyecto piloto intenta realizar lo que por décadas pareció imposible: producir hidrógeno verde directamente a partir de agua de mar, utilizando energía solar y eólica. Este propósito, liderado por la Universidad de Tecnología Química de Pekín y la Corporación Nacional de Petróleo Marino de China, busca reducir significativamente la huella de carbono de la industria petroquímica, uno de los sectores más contaminantes del planeta.
¿Por qué usar agua de mar?
El hidrógeno verde obtenido por electrólisis del agua usando energía renovable es visto como una pieza clave en un mundo sin emisiones de carbono. Sin embargo, producirlo requiere grandes cantidades de agua pura, un recurso escaso en muchas regiones. El uso directo de agua de mar —abundante pero corrosiva y compleja químicamente— permitiría descentralizar la producción de hidrógeno y evitar los costos del proceso de desalinización.
El problema de la corrosión y la intermitencia
La electrólisis directa del agua de mar se enfrenta a múltiples problemas, como:
- Corrosión de los materiales por sales y cloruros.
- Inestabilidad de las operaciones debido a la intermitencia de las fuentes renovables.
- Formación de precipitados y depósitos que dificultan las reacciones electroquímicas.
- Producción no deseada de cloro en lugar de oxígeno.
El equipo investigador ha publicado en Nature el descubrimiento de un electrocatalizador (NiCoP–Cr₂O₃) capaz de hacer frente a estas dificultades incluso durante ciclos repetidos de apagado y encendido. Este material crea una capa protectora de fosfato que lo protege de haluros y mantiene su eficiencia.
¿Y si simplemente se desaliniza el agua?
Una crítica frecuente es que es más sencillo desalinizar el agua y luego aplicar tecnologías ya maduras de electrólisis. De hecho, el gigantesco proyecto de hidrógeno verde de NEOM en Arabia Saudita planea hacer exactamente eso, produciendo hasta 600 toneladas diarias. Pero en entornos como plataformas marinas o ubicaciones remotas, el espacio y el mantenimiento son factores críticos. Aquí es donde la electrólisis directa podría ser una opción más práctica.
Avances fuera de China
En el Reino Unido, el equipo de la Universidad de Glasgow experimentó con Evian y descubrió que incluso el agua mineral, mucho más pura que la marina, bloquea rápidamente las células de membrana de intercambio de protones. Esto se debe a que iones como el sodio se introducen en la membrana, interrumpiendo el flujo de corriente.
Como solución, desarrollaron una celda que emplea polioxometalatos solubles como mediadores redox y un cátodo de carbono. Este sistema separa el sitio de recolección de electrones del de generación de hidrógeno, parecido a cómo la sangre transporta oxígeno, según Symes.
Otra estrategia es la de eliminar las membranas por completo, ya que estas son costosas, vulnerables y muchas veces hechas con sustancias muy estables pero contaminantes. La nueva tecnología también generará productos químicos valiosos como subproductos, reduciendo así los costos del hidrógeno producido.
El futuro: nichos estratégicos
A pesar de sus dificultades, la electrólisis directa del agua de mar podría prosperar en nichos industriales donde la sustitución del hidrógeno gris (producido con combustibles fósiles) por hidrógeno verde tenga sentido económico inmediato, como en refinado de petróleo (para eliminar azufre y nitrógeno), síntesis de productos químicos o alimentación de vehículos industriales o plataformas marinas.
Muchos especialistas opinan que el uso de hidrógeno verde en vehículos pequeños o calefacción no tiene sentido frente a las bombas de calor eléctricas o motores eléctricos, mucho más eficientes. Pero en industrias pesadas, el hidrógeno verde puede ser esencial, especialmente si se combina con captura de carbono.
Fuente: Andy Extance en ChemistryWorld.
