Transformar la chatarra de aluminio en hidrógeno para generar electricidad

Peter Godart (Nueva Jersey, 1992) es investigador postdoctoral y docente en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, EEUU). Su investigación se centra en buscar nuevas formas de mitigación y adaptación frente al cambio climático.

En concreto, ha desarrollado un sistema que permite utilizar la chatarra de aluminio −un material muy barato, abundante y energético− para convertirlo en hidrógeno, que se puede utilizar para desalinizar el agua y producir electricidad. El avance se presenta cuando el aluminio se amontona en los vertederos de todo el mundo por las complicaciones en su reciclaje.

Esta nueva tecnología es especialmente valiosa para las comunidades más afectadas por los desastres naturales (huracanes, inundaciones, incendios), que no dejan de aumentar debido a la crisis climática. El sistema podría ayudar a lidiar con la gran cantidad de residuos que se originan en estas catástrofes.

El aluminio es un metal de uso común que se está acumulando en los vertederos, pero este investigador del MIT ha ideado un sistema para transformarlo en hidrógeno y energía

Godart ha visitado recientemente España para participar en el simposio internacional El futuro de la energía: abordando el cambio climático, organizado por la Fundación Ramón Areces, y SINC tuvo la oportunidad de hablar con él.

PREGUNTA.- Antes de investigar estas tecnologías de mitigación y adaptación contra el cambio climático estuviste en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA. ¿Por qué te cambiaste?

RESPUESTA.- Mientras estaba en el JPL, dediqué la mitad de mi tiempo a trabajar con el equipo responsable del funcionamiento del rover Curiosity; y la otra mitad, a sistemas de energía para los módulos de aterrizaje en Europa, una de las lunas de Júpiter.

Una de las tecnologías en las que estaba trabajando −y que más tarde se convirtió en la base de mi investigación de doctorado− era el uso del aluminio como portador de energía. La idea era que teníamos estos robots que aterrizarían en Europa, que es básicamente una gran bola de hielo, y luego comenzarían a consumir partes de sí mismos que ya no necesitaban para obtener energía. Si ya no le hacía falta su tren de aterrizaje, lo metería en el hielo. Este empezaría a reaccionar y crearía hidrógeno, que serviría para hacer funcionar al robot.

«Me di cuenta de que me pasaba todo el tiempo resolviendo problemas en otros planetas, y comencé a pensar en los que ocurren aquí en la Tierra»

Peter Godart

Entonces empecé a darme cuenta de que me pasaba todo el tiempo resolviendo problemas en otros planetas. Esto fue más o menos cuando la gente (al menos en EE UU) estaba entusiasmada con la posibilidad de enviar humanos a Marte y ‘terraformar’ el planeta rojo. Yo me pasaba todo el día mirando a través de los ojos de este robot en Marte, y sentí una desconexión con las ambiciones de la sociedad de dejar nuestro planeta: lo hemos destrozado tanto que necesitamos ir a otro, que es menos habitable que el actual. De repente noté que debía hacer algo y pensé: «Tengo que resolver esta cuestión y empezar a pensar en los problemas que hay en la Tierra».

Así desarrollaste el sistema que utiliza aluminio para generar hidrógeno, que luego puede ser transformado en electricidad. ¿Cómo funciona?

El aluminio reacciona de forma natural con el agua, se oxida y eso produce hidrógeno y calor. Cuando tienes aluminio a granel (por ejemplo, alguna pieza de tu bicicleta) y llueve, no comienza a reaccionar espontáneamente. Eso es porque este metal desarrolla una fuerte capa de óxido en el exterior, que evita que interactúe con el agua.

Como yo sí quiero que reaccione, tuve que idear formas de romper esa capa de óxido, y la forma que descubrimos fue introducir una aleación líquida de galio e indio.

¿Qué ventajas tiene esta tecnología?

El hidrógeno es un buen portador de energía, hay mucha por cada kilo. Y cuando se oxida −es decir, cuando se quema− solo produce agua, por lo que no hay emisiones de carbono asociadas. En la Tierra este gas no existe de forma pura porque es muy reactivo, siempre se convierte en agua, así que necesitamos aportar energía para obtenerlo en los sistemas. Así almacenamos energía en forma de hidrógeno.

Pero una vez hemos generado hidrógeno como gas, «¿cómo lo almacenamos?». Podemos hacerlo en un gran tanque, pero solo seríamos capaces de conseguir una densidad de almacenamiento efectiva del 5 %. Esto se puede aumentar significativamente licuando el hidrógeno, al enfriarlo y someterlo a una alta presión.

El hidrógeno es un buen portador de energía, y cuando se oxida −es decir, cuando se quema− solo se produce agua, por lo que no hay emisiones de carbono asociadas

Aunque otra forma de conseguirlo es almacenarlo como agua y luego producir el hidrógeno exactamente cuando lo necesitas. Esto es lo que estamos haciendo con el aluminio. De esta manera, si necesitas hidrógeno, puedo darte aluminio para que lo hagas reaccionar con agua y producirlo. Además, esta reacción puede almacenar hidrógeno con una densidad energética cinco veces superior a la del hidrógeno líquido.

¿Cuáles son sus posibles aplicaciones?

Esto es muy útil cuando hay una catástrofe natural, ya que es posible que necesites poner a funcionar un generador. Este puede estar en tu casa y probablemente tienes agua a mano. Si vives en uno de esos estados insulares (una isla en el Caribe, por ejemplo) estás rodeado de agua y esto funciona con la del mar también, e incluso hay beneficios asociados al uso de agua salada.

¿Qué tipos de beneficios?

Se sabía que el aluminio reaccionaba con el agua cuando se introducían el galio y el indio, pero no cómo recuperarlos. He descubierto la primera forma de rescatar estos metales, lo que hace que este proceso sea económico por primera vez. Y el único aditivo necesario es cloruro de sodio, por tanto, agua salada. Haciendo la reacción con agua del mar y controlando otros parámetros físicos puedo recuperar más del 99 % de esos metales líquidos.

Si ocurriera una catástrofe natural, ¿podríamos utilizar este sistema, o de momento solo se ha probado en el laboratorio?

Ahora mismo solo se utiliza en el laboratorio, pero acabo de crear una empresa en la que vamos a empezar a fabricar estos dispositivos. El último gran obstáculo fue averiguar cómo recuperar el catalizador, porque de lo contrario se perdería mucho dinero.

Nuestro camino hacia la comercialización consiste básicamente en encontrar formas de vender el hidrógeno a un precio ‘premium’ más elevado a personas que quizá no lo necesiten para una emergencia. Y luego utilizar esos beneficios para desarrollar las tecnologías que enviaríamos a los países afectados por el cambio climático.

¿Se podrían utilizar de la misma forma otros residuos distintos al aluminio?

Hay toneladas de hidrógeno en los plásticos, así que lo que me gustaría hacer, aunque se trata de una tecnología completamente diferente, es empezar a averiguar cómo podemos convertir el plástico en hidrógeno también.

Como alguien que busca soluciones para mitigar los efectos del cambio climático, ¿qué opinas sobre la situación actual?

El clima ya ha cambiado, no es algo que va a pasar en el futuro. Por un lado, esto me asusta porque no veo que estemos realizando un gran esfuerzo para resolverlo. Por eso, parte de mi investigación se centra en saber si las tecnologías que estamos desarrollando se pueden usar también para la adaptación al cambio climático.

Otra razón por la que estoy tan interesado en la energía de los residuos es porque las comunidades que sufren los peores efectos del cambio climático y de la contaminación son también las que tienen que lidiar con todos los residuos. Tal vez esta tecnología pueda darles un impulso económico, ya que no solo ayudarían a resolver su problema local de contaminación, sino que además podrían beneficiarse de la recogida y la mejor eliminación de esos residuos. Pero todavía tenemos un largo camino por recorrer.

¿Piensas que se nos está acabando el tiempo para hacer frente a este problema global?

Se nos acabó el tiempo hace 20 años. Ya hemos experimentado pérdidas, pero tenemos que evitar que empeore. Creo que por fin estamos avanzando en una dirección y a una velocidad a la que podemos evitar que el cambio climático vaya a peor. Incluso lo que está ocurriendo con Rusia y Ucrania… Espero que esto convenza a Europa para abandonar los combustibles fósiles mucho más rápido.

Además de investigador, también participas en muchas actividades de divulgación. ¿Es importante comunicar la ciencia a la ciudadanía?

Es importante comunicar la ciencia en general, pero es aún más importante hacerlo dentro de un contexto social. Creo que tenemos que llegar pronto a los estudiantes y enseñarles ética junto con el contenido. Necesitamos que empiecen a preguntarse qué van a hacer con esos conocimientos una vez los tengan. Ellos van a ser los que trabajen en Exxon y en Shell, por ejemplo, y podrían ser los que decidan qué tecnologías siguen adelante y cuáles no se financian. Si estas personas no han aprendido sobre las repercusiones de estas tecnologías, no se les puede culpar de no elegir las que son mejores para el mundo.

«Es importante comunicar la ciencia en general, pero es aún más importante hacerlo dentro de un contexto social; creo que tenemos que llegar pronto a los estudiantes y enseñarles ética junto con el contenido»

También eres músico de jazz, ¿crees que la ciencia y la música están relacionadas?

Sí, al menos en cuanto a los aspectos creativos, ya que utilizan las mismas partes del cerebro. Cuando tocas jazz con otras personas, se trata de hacer asociaciones en tiempo real y de jugar con lo que otros están haciendo. En la ciencia se hace lo mismo: se obtiene una información, se sintetiza en el momento y se llega a nuevas conclusiones.

De hecho, la investigación que llevé a cabo durante mi máster surgió cuando fui a Puerto Rico de gira con el saxofonista Miguel Zenon. Mientras estaba allí, vi los residuos de aluminio y fue lo que me inspiró. Creo que sería bueno para la sociedad que más científicos e ingenieros se involucraran en actividades artísticas o culturales, para así poder interactuar con personas que podrían llegar a usar sus innovaciones.