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La magia del hidrógeno

No contamina, es fácil de transportar, de bajo costo y consumo, y su residuo es agua. Estas son algunas de las propiedades del gas que está en todos lados. Desde hace cuatro años, lo utilizan en la Antártida como fuente de energía y para reemplazar a los combustibles fósiles, cada vez más caros y en vías de extinción.

La Base Esperanza del Ejército Argentino, en la Antártida, es el banco de pruebas donde la pila de hidrógeno que en 2004 diseñaron en la Dirección de Investigación y Desarrollo en Energías Renovables (Dider), del Instituto de Investigaciones Científicas y Técnicas para la Defensa (Citedef), en Villa Martelli, se presentó en sociedad. Y, hasta ahora, superó las expectativas de los especialistas. Justamente, en un paisaje hostil donde la energía es el principal elemento para poder sobrevivir a los rigores de su clima. El 3 de enero de 2007, los técnicos del organismo que experimentan en el laboratorio de pilas de combustible PEM (proton exchange membrane fuel cell o membrana polimérica conductora de protones) e hidrógeno del citado organismo, la habían instalado por primera vez en el Continente Blanco. La recuperaron casi un año después, luego de 2278 horas de funcionamiento ininterrumpido. De esa manera, el equipo encabezado por el doctor en química Juan Franco (72), director de la dependencia y a quien secundan los investigadores Héctor Fasoli y Alfredo Sanguinetti, el ingeniero Gabino Colángelo y un grupo de colaboradores, comprobó sus posibilidades para sustituir, en un  mediano plazo, el costoso gasoil utilizado en aquel inhóspito rincón del planeta. A principios de 2008, instalaron una segunda pila más completa y que ya lleva casi 3000 horas generando energía con un mínimo de contaminación.

EL GAS ESTRELLA

Hasta esas dependencias llegó el equipo periodístico de DEF para conocer el trabajo que realizan con el hidrógeno. Franco lo explica con sencillez. “Es lo mismo que si se tratase para hacer funcionar un motor de automóvil; o sea, con un combustible, y en este caso, es el hidrógeno. Y lo hacemos con un comburente -el aire u oxígeno- que permite la reacción química para transformarse en energía eléctrica. Así, obtenemos pilas que llamamos celdas de combustible”. Además, sostiene que la capacidad de generación de un elemento de esas características “es muy superior a la de cualquier pila convencional. La relación es 10 veces mayor que la de una pila alcalina y hasta 40 veces la de los acumuladores de plomo”.

-¿Cómo funcionan, básicamente?

-Por supuesto, los hacen mientras tengan hidrógeno. El oxígeno nunca les falta porque lo toman de la atmósfera. Cuando aquel se acaba, puede reponerse como quien cambia una garrafa u obtenerse del agua por electrólisis. Además, son un excelente complemento de los paneles solares y los aerogeneradores para lograr energía limpia.

-¿Cuáles son sus ventajas?

-Primero, es mucho más limpio y de contaminación muy baja o casi nula. Como residuo de la combustión, queda agua en lugar de anhídrido carbónico como lo hace la nafta en un motor corriente; y después, su rendimiento es superior, puede almacenarse y transportarse en forma compacta y más eficiente sin riesgos.

-¿En qué etapa se encuentra el trabajo que realizan?

-Estamos produciendo baterías que hemos colocado en la Antártida a través del Comando Antártico del Ejército. El principal problema de la gente que vive allí es que necesita mucha energía para vivir y calefaccionar muy bien el ambiente donde está y poder hacer otro tipo de actividades. Además, está el costo del combustible. Es muchísimo mayor que aquí y hasta de cinco a siete veces más de lo que pagamos acá. Hay que transportarlo por barco y, luego, traer los desechos porque los tratados internacionales así lo establecen, y en ese sentido son muy rigurosos.

-¿Entonces?

-Es importante la transformación de la energía eólica, del viento, de la solar, llamada fotovoltaica, y la utilización del hidrógeno para evitar los combustibles fósiles. Por eso, estamos desarrollando sistemas como la pila de combustible.

-¿En qué aplican la energía que obtienen con la pila?

-Por ahora, alimenta a un televisor plasma que se utiliza para comunicaciones. Mientras tanto, aquí la vamos mejorando con la idea de cambiarla por otra con más potencia. La meta es alcanzar un kilovatio de potencia y con el que podrán superarse las exigencias energéticas de una casa de familia con cinco personas.

-¿Dónde tienen pensado ubicarlas?

-Principalmente en la Patagonia o en lugares alejados donde es difícil que llegue el tendido de cables. La idea es dotar a esas casas de energía eléctrica con el mismo consumo que cualquiera de un centro urbano.

-¿Están en permanente contacto con la Antártida?

-Así es. El rendimiento de los equipos los seguimos por computadora y los datos los recibimos por mail y los volcamos en una carpeta para analizar cómo están funcionando. Una comprobación día por día.

-¿Cuál es el mayor inconveniente que enfrentan?

-Lograr incrementar la potencia de la batería. No es fácil trabajar con márgenes más elevados y menos en la parte eléctrica. También, el funcionamiento del hidrógeno. No se lo conoce bien y es explosivo. Entonces, hay que obtenerlo con el menor costo posible.

-En ese camino, ¿qué desafíos técnicos debieron superar?

-El rendimiento de la pila era mayor a los 80º C, pero a esa temperatura los materiales de la pila se degradaban más rápido. Por otro lado, la membrana que la compone debe tener cierto grado de humedad y se alteraba por el agua producida; y, por último, nos empeñamos en lograr que su mantenimiento fuese lo más simple posible.

-¿Cuál fue la clave de todo?

-Diseñar equipos para la obtención del hidrógeno a través del agua y que lo hicieran en forma armónica.

-¿Los costos son mucho menores?

-Mire, si lo son en los prototipos que ensayamos, serán muchísimo menores en equipos mucho más grandes. Si todo va como pensamos y con el apoyo y los recursos necesarios, en una década estaríamos exportando centrales de 10 KW o mayores para los países desérticos del mundo.

-¿No es demasiado optimista?

-Si eso no ocurre es porque no pudimos imponer la economía del hidrógeno y, entonces, no tendrá ningún futuro porque se habrá apagado la economía de la energía fósil, cara y contaminante.

CHIQUITA Y EFECTIVA

En la mesa de experimentación del laboratorio, la pequeña pila llama la atención por su formato. Está hecha con elementos que allí fabrican y ensamblan (ver recuadro). El equipo está integrado por 14 personas entre científicos, técnicos y especialistas. Pero además, colaboraron estudiantes de Ingeniería de la Escuela Superior Técnica del Ejército (EST), de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires (UBA) y de la Universidad Católica Argentina (UCA) y becarios de otros institutos de altos estudios. Las becas para estudiantes y egresados de las universidades llegan a través del Plan de Inversiones de Defensa (Pidef), que puso en marcha el Ministerio de Defensa. Entre los apoyos que recibieron, Franco menciona los del Ejército Argentino, de Enarsa (Energía Argentina Sociedad  Anónima), de Aeropuertos Argentina 2000, del taller de prototipos y microelectrónica de Citedef y del Ministerio de Defensa. “¿Usted se asombra por su tamaño?”, nos pregunta. Al toque, contesta. “En el diseño, optamos por lo simple para que pudiese utilizarla personal no especializado y con un mínimo entrenamiento. De esa manera, quienes quedaron a cargo en el continente antártico se capacitaron en una semana y no tuvieron problemas para mantenerla activa”.

-¿Es la única razón de su simplicidad?

-No, porque a la hora de operarla resultará fundamental que el día de mañana pueda aprovecharse para el uso doméstico sin recurrir a especialistas.

-¿Qué pasa cuando terminan su vida útil o dejan de funcionar?

-Puede recuperarse el 98 por ciento del material y por eso el costo, le repito, es muy pequeño.

Entre otros detalles, hace más de un año vendieron una de las baterías a la Asociación Argentina del Hidrógeno, que tiene su planta en el  parque eólico Jorge Romanutti de Pico Truncado, en el Departamento de Deseado, de la provincia de Santa Cruz y que dirige Juan Carlos Bolcich. En ese lugar, han desarrollando el primer automóvil a hidrógeno. “Ellos tienen como una fábrica-escuela donde enseñan a utilizar el gas. Es demasiado nuevo para que la gente lo haga por sí sola, pero se ha dado cuenta de que es más económico y mejor porque no produce polución. Sin embargo, va a pasar mucho tiempo para que su consumo sea masivo”, comenta Franco mientras destaca la permanente colaboración entre ambas entidades. Además, están conectados con organizaciones nacionales e internacionales y participan en congresos y seminarios a nivel mundial. En esos días, estaban por firmar un convenio con México para el intercambio de becarios y conocimientos.

LOS HACEDORES

En la recorrida por el lugar, nos acercamos a los chicos y chicas -son muy jóvenes- abocados al desarrollo de la pila de hidrógeno. Cada uno en lo suyo, pone su granito de arena. Johnatan Rodríguez (24), becario y que cursa el 5º año de la Universidad Tecnológica Nacional, está encargado de la parte electrónica, asegura que puede “aplicar todo lo que aprendo en la facultad y no lograría hacerlo trabajando en una industria. Tengo las herramientas para saber adónde ir cuando hay un objetivo y cómo alcanzarlo. Es lo que hago aquí”. Unos metros más allá, Rodrigo García (35), estudiante de Biotecnología en la Universidad de San Martín (USAM) y Verónica Martínez (34), bióloga egresada de la UBA, hacen un alto en sus manipulaciones con el azúcar. Ante nuestra extrañeza, revelan cómo producen hidrógeno biológico u orgánico. “Hace un año que lo venimos usando. A partir de la sacarosa logramos una fuente de carbono y por medio de microorganismos que están en los materiales orgánicos en degradación y un cultivo adecuado, consumen el azúcar y producen el gas que queremos”. La clave está en la paciencia, aseguran. “Se necesita mucho tiempo para hacer un desarrollo de esta naturaleza, pero es muy interesante lo que encontramos y los resultados son muy buenos. Las bacterias (clostridium) producen bien y el hidrógeno sale bastante limpio y no produce contaminantes”. También, destacan poder hacer un desarrollo “que tenga aplicación en el futuro para resolver, por ejemplo, la contaminación, el reemplazo de los combustibles sólidos y otros problemas que necesitan una urgente solución. Es algo que nos incentiva más”. Entre ellos, el técnico químico Ricardo Aiello, asistente en la producción, muestra cada uno de los elementos con los que trabajan, mientras explica sus propiedades. En una mesa llena de carpetas y elementos, María José Lavorante está dedicada a obtener hidrógeno por electrólisis del agua. Con una sonrisa, hace una pausa en el control del proceso químico y expresa lo apasionante de su tarea, en la puede aplicar lo que estudió. “No solo se trata de poner en práctica técnicas y cosas ya escritas, sino de echar mano a la intuición e imaginación, que suplen, muchas veces, las recetas que faltan en los libros. O sea, probar partes y a la vez, aportar cosas para llegar al resultado que una espera. Lo bueno es haber estudiado”, asevera. Además, dice que “el punto está en buscar materiales que no sean tan costosos como los que se utilizan habitualmente para lograrlo”.

Por último y con la despedida, Franco destaca que la experiencia antártica sirvió “para probar el comportamiento de la pila en períodos prolongados y cuya respuesta es un buen indicio de la robustez y confiabilidad del sistema que estamos desarrollando”. En ese sentido, enfatiza que cualquier país que quiera instalarse en forma sustentable en aquellas tierras, deberá contar con fuentes de energía alternativas. Una de ellas, sin dudas, será la batería eléctrica que, allá por el 1800, el italiano Alessandro Volta presentó ante la Royal Society, en Londres.

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