Obtener hidrógeno del agua a coste más bajo usando oxihidróxido de hierro

Con los problemas actuales de cambio climático, contaminación y agotamiento de recursos naturales que el mundo afronta, un combustible podría cambiar las reglas del juego dentro de la industria energética: el hidrógeno. Cuando se quema en un motor de combustión o en una planta de energía eléctrica, el combustible de hidrógeno produce solo agua, lo que lo hace mucho más limpio que cualquiera de los combustibles fósiles actuales. Sin producción de gases tóxicos, sin contribución al cambio climático y sin smog, el hidrógeno puede ser la respuesta al reto de cómo lograr un futuro con energía más limpia; entonces, ¿por qué no se usa más ampliamente?

Hay dos motivos para este desuso. Primero, el hidrógeno es altamente inflamable y se fuga con mucha facilidad de los tanques de almacenamiento, lo que causa riesgos potenciales de explosión durante el almacenamiento y el transporte. En segundo lugar, aunque hay hidrógeno puro de manera natural en la Tierra, no se encuentra en cantidades suficientes para una utilización rentable. Los átomos de hidrógeno deben extraerse de moléculas como la del metano o la del agua, lo que requiere una gran cantidad de energía. Aunque existen varias técnicas para producir combustible de hidrógeno, los científicos aún deben conseguir que este proceso sea lo bastante eficiente y barato como para que el hidrógeno resulte un combustible comercialmente competitivo en el mercado energético. Hasta que esto se logre, los combustibles fósiles probablemente continuarán dominando la industria.

La meta de esta línea de investigación y desarrollo es forjar una nueva y eficiente forma de producir hidrógeno a partir de residuos orgánicos. (Imagen: Tokyo University of Science)

Nuevo catalizador

Durante décadas, la comunidad científica ha estado trabajando hacia una forma barata, eficiente y segura de producir combustible de hidrógeno. Uno de los métodos más prometedores para lograr esto es a través de procesos impulsados ​​por la energía solar, utilizando luz para acelerar (o "catalizar") la reacción a fin de dividir las moléculas de agua en oxígeno e hidrógeno gaseosos. En la década de 1970, dos científicos describieron lo que hoy se conoce como el efecto Honda-Fujishima, que permite un proceso en el cual se utiliza dióxido de titanio como fotocatalizador para la producción de hidrógeno.

Apoyándose en aquella línea de investigación, un equipo de investigadores japoneses dirigido por Ken-ichi Katsumata, profesor de la Universidad de Ciencias de Tokio (Japón), se puso a buscar un catalizador más barato y más fácilmente disponible para esta reacción, con la esperanza de aumentar así su eficiencia mucho más, reduciendo los costos de producción y manejo del combustible de hidrógeno. Los resultados de este nuevo estudio indican que, al usar oxihidróxido de hierro (alfa-FeOOH), la producción de hidrógeno bajo la irradiación de una lámpara de mercurio-xenón puede ser 25 veces mayor que con el catalizador de dióxido de titanio bajo la misma luz y permite una producción estable de hidrógeno durante más de 400 horas.

Aunque se necesita investigar más para optimizar este proceso, los resultados obtenidos ahora por Katsumata y sus colegas representan un avance importante hacia el establecimiento del hidrógeno como una fuente de energía limpia que resultará esencial para las comunidades sostenibles del futuro. (Foto: NCYT Amazings)