Producir hidrógeno directamente a partir del agua de mar: el avance que podría abaratar su producción

Todos los países y empresas se encuentran en la búsqueda de alternativas energéticas que sean renovables para cumplir con esos objetivos de emisión de gases de efecto invernadero. La fotovoltaica y la eólica son las alternativas preferidas, pero no las únicas, y es que, en los últimos años, los científicos intentan dar con más vías para obtener energía verde.

Una de ellas es el hidrógeno, el elemento más abundante del universo, que constituye aproximadamente el 75 % de la masa visible. Muchos apuestan por que este elemento ejerza un papel clave y pueda producirse y utilizarse a gran escala en el transporte y en las industrias pesadas, proporcionando una alternativa limpia a los combustibles fósiles.

No obstante, el principal problema de esta alternativa reside en el coste y la dificultad de producción. Pese a ser un elemento muy abundante, este se genera a partir de otras sustancias que lo contienen, como el agua, el carbón y el gas natural. Por este motivo, al no encontrarse de forma aislada, es necesario separarlos a través de, por ejemplo, la electrólisis, que consiste en la descomposición de las moléculas de agua (H2O), en oxígeno (O2) e hidrógeno (H2). Este en concreto es un proceso muy costoso para el que se necesita mucha energía eléctrica. Una energía que ha de ser a su vez renovable, ya que si no carecería de sentido.

Asimismo, la producción de hidrógeno mediante electrólisis exige agua altamente purificada, algo que escasea en países áridos, donde los recursos hídricos son limitados. El uso de agua de mar o de fuentes no potables sería una solución lógica, pero presenta un problema técnico: las impurezas, como los iones de magnesio, calcio o cloruro, deterioran con rapidez los catalizadores y reducen drásticamente la vida útil de los sistemas electrocatalíticos.

Para solucionar esta situación, unos investigadores del Centro de Excelencia para la Ciencia e Innovación del Carbono (COECSI) de la Universidad de Adelaida (Australia) han desarrollado una forma sencilla y escalable de generar hidrógeno de forma confiable con agua impura, como agua de mar o aguas residuales industriales.

La investigación australiana, cuyos resultados se han publicado en la revista Nature Communications, propone una solución innovadora. Los expertos han desarrollado un recubrimiento protector para los catalizadores de los sistemas electrocatalíticos que actúa como una puerta inteligente. El recubrimiento, un tipo de polímero llamado ionómero, permite el paso de los iones necesarios para la electrólisis del agua, pero bloquea los iones dañinos que atacan y destruyen los catalizadores y el sistema electrocatalítico.

Sin depender del agua dulce

«Lo más destacado es que este enfoque permite que los electrolizadores alimentados con agua de mar funcionen durante más de 1.500 horas con una durabilidad comparable a la de los sistemas que emplean agua pura», explica el doctor Feiyue Gao, autor principal del estudio. Según el investigador, se trata de un cambio sustancial frente al rápido deterioro que se observaba hasta ahora en entornos con agua impura.

El ionómero, que tradicionalmente se emplea como aglutinante para mantener unidas las partículas del catalizador, adquiere aquí una función estratégica. «Hemos aprovechado deliberadamente su selectividad iónica, diseñando el recubrimiento para controlar qué iones pueden llegar a la superficie del catalizador», detalla el profesor Yao Zheng, investigador principal del centro.

En el cátodo, el material bloquea los iones de calcio y magnesio que provocan incrustaciones; en el ánodo, reduce el transporte de cloruro y estabiliza el pH local. Además, el mismo principio podría aplicarse a otros catalizadores que operen en entornos contaminados, incluidos los basados en carbono, especialmente sensibles a la degradación.

Aunque aún quedan desafíos por resolver, como optimizar la estabilidad a largo plazo y la escalabilidad comercial, el avance abre la puerta a producir hidrógeno verde sin depender exclusivamente de agua dulce, un factor clave para su implantación masiva en regiones con escasez hídrica.