viernes, 30 de octubre de 2020

Hidrógeno "verde"

En la entrada anterior os hablaba de un polímero biodegradable que ha sido un auténtico "guadiana" en mi vida académica. Llevo más de treinta años (en diferentes oleadas) oyendo hablar de él como una promesa para resolver el problema de la contaminación por plásticos pero, en cada una de las ocasiones, se ha quedado en eso, en promesa. Pues con el hidrógeno, en otro nivel, me pasa lo mismo. En el libro La isla misteriosa (1874), de Julio Verne, uno de los marineros pregunta a un ingeniero sobre qué usarían para obtener energía cuando el carbón se acabara. Este le contesta que agua, descomponiéndola en sus elementos constituyentes, oxígeno e hidrógeno. Desde entonces, ha llovido mucho. En los años veinte del siglo XX se da un pasito mas que conecta con lo que hoy entendemos por hidrógeno "verde", cuando el famoso genetista y matemático británico, J.B.S. Haldane, ya vislumbraba un futuro de molinos de viento proporcionando la energía necesaria para descomponer el agua por electrolisis y usar el hidrógeno resultante como combustible para generar energía eléctrica. Ha pasado un siglo y ha habido repetidas propuestas para usar el hidrógeno como vector de energía que no detallaré aquí. Si mencionaré que, a comienzos de este siglo XXI, se produjo un rebrote importante, incluso en España, merced a un libro publicado en 2002 por Jeremy Rifkin que llevaba por título The Hydrogen Economy, traducido al castellano ese mismo año, quizás porque Rifkin asesoró al Gobierno de Zapatero sobre el tema.

En realidad, esta entrada es una puesta al día de otra que escribí en 2006 sobre el asunto y que ahora voy a actualizar. En esas semanas se presentó la Tesis Doctoral de Alberto Blázquez, codirigida por un servidor y David Mecerreyes, quien el próximo miércoles, 4 de noviembre, recibirá el Premio a la Excelencia Investigadora instituido por la Real Sociedad Española de Química. Alberto y David son antiguos estudiantes del Búho y, desde entonces, buenos amigos con una excelente carrera científica que ha estado ligada en su mayor parte a la producción de energía. En la Tesis de Alberto nos dedicamos a preparar nuevas membranas de polímeros que pudieran funcionar como elemento fundamental de las llamadas pilas de combustible de hidrógeno, el dispositivo que permite utilizar hidrógeno para generar energía. Estos dispositivos reciben la denominación de pilas porque, como cualquier otra pila, producen energía eléctrica gracias a una reacción química que ocurre en ellas y que los químicos llamamos una reacción de oxidación/reducción. En el caso de las pilas de combustible, la reacción global es la síntesis de agua a partir de hidrógeno y oxígeno, una reacción sencilla e inocua para el medio ambiente, que proporciona además una cantidad importante de energía, con un rendimiento superior al que pueda proporcionar un motor de combustión de gasolina o un motor diesel. A diferencia de las pilas convencionales que todos usamos en nuestra vida diaria, donde los reactivos están empaquetados en la pila y ésta funciona hasta que los mismos se gastan o se recargan, en las pilas de combustible hay que suministrar a la misma, desde el exterior y de forma continua, los combustibles (hidrógeno y oxígeno) que permiten que funcionen (de ahí lo de pilas de combustible). Igual que con las pilas convencionales, las de combustible pueden enchufarse en serie, consiguiendo potencias que lo mismo valen para que funcione un teléfono móvil que un autobús.

Hasta aquí todo parece perfecto para nuestro sueño de reemplazar a los combustibles fósiles con este tipo de alternativa. Pero la vida real es mucho más complicada de lo que parece indicar el planteamiento que acabo de hacer. De los dos combustibles que necesitamos, el oxígeno lo obtenemos sin problemas alimentando la pila con aire, un 21% del cual es oxígeno. Pero el problema radica en el hidrógeno. Aunque está por todos los lados en la naturaleza, rara vez se encuentra en estado puro. Lo normal es encontrarlo combinado. Sobre todo está en el agua (H2O), en los hidrocarburos que nos sirven como combustibles, como las gasolinas o el gas natural que contiene metano, y en los seres vivos (el 10% de nuestro cuerpo es hidrógeno). En definitiva, necesitamos producir hidrógeno puro para poderlo utilizar en las pilas de combustible. En la actualidad, más de la mitad del hidrógeno producido se genera a través del metano del gas natural en una reacción que, al final, además del pretendido hidrógeno proporciona como subproducto CO2. Tal y como están las cosas en el asunto del cambio climático, esa producción de anhídrido carbónico supone un considerable handicap para esta vía, a pesar de la actual disponibilidad del gas natural, derivada de los procesos de fracking que USA ha puesto en marcha. La única solución que se propone es que este proceso vaya acompañado de la captura sistemática del CO2 producido, algo que, por ahora, está muy lejos de ser viable tanto técnica como económicamente.

La otra vía para obtener hidrógeno es la misma reacción que tiene lugar en las pilas de combustible pero al revés. Esto es, aprovechemos la omnipresencia del agua en mares y océanos y extraigamos el hidrógeno contenido en su molécula, descomponiéndola, como proponía el ingeniero de la novela de Verne. ¿Sencillo?. Pues no. Si bien la reacción que ocurre en las pilas es espontánea y produce energía eléctrica y calor, la contraria, la llamada electrolisis o descomposición del agua, sólo ocurre si desde el exterior proporcionamos energía en cantidades respetables. Y aquí se nos complica el asunto. ¿De dónde sacamos esa energía?. De nuevo, recurrir a los combustibles fósiles es la pescadilla que se muerde la cola. Así que no queda más que confiar en que una potencial combinación de energías renovables proporcionadas por el viento (eólica), la luz del sol (fotovoltaica), los pantanos (hidroeléctrica) o las enormes cantidades de energía acumuladas en volcanes y en el interior de la tierra (geotérmica), sean capaces de implantarse con fuerza en procesos de génesis de hidrógeno que luego se use en las pilas de combustible. De ahí lo de hidrógeno "verde", que queda muy bien sobre el papel pero que, para conseguirlo, vamos a sudar. Aunque, estrictamente hablando, no es ciencia ficción. Naciones con recursos geotérmicos importantes como Islandia llevan años transformando su economía en una que tenga como vector de funcionamiento al hidrógeno. Y el resto de energías renovables también van mejorando con el transcurso de los años. Pero sigue habiendo muchos problemas por resolver, lo que está en el fondo de que llevemos muchos años hablando de la economía basada en el hidrógeno y esta no acabe de consolidarse.

Ahora parece (de nuevo) renacer con fuerza ante las pretensiones globales de descarbonizar nuestras fuentes de energía en breve plazo y no recurrir a la energía proporcionada por las centrales nucleares. Pero en esta nueva reaparición, como en las previas, vuelve a haber discrepancias entre partidarios y detractores. Esta misma semana, los diarios del Grupo Vocento han publicado un suplemento (Innova+, del que no puedo poneros enlace) que da por seguro que el futuro es el hidrógeno y detalla muchos aspectos en los que sería la solución a los combustibles fósiles  en automóviles, aviones, barcos,.... Y en esa vía parece ir la petrolera Repsol, de la mano de su Consejero Delegado (otro estudiante y amigo de este vuestro Búho). Pero, sin negar las potencialidades del hidrógeno y solo unos días antes, el Director Ejecutivo (o CEO que dicen los modernos) de Cidetec (también alumno y amigo y van cuatro en esta entrada) viene a decir en una entrevista en el Diario Vasco que, al menos en lo tocante a los automóviles, el hidrógeno ha perdido la batalla frente a los vehículos eléctricos provistos de baterías de litio. Los eléctricos están ya aquí y a los basados en el hidrógeno se les sigue esperando. Y pone una fecha futura de 20/25 años (largo me lo fiais Don Sancho, una vez más) como para que pudiéramos ver al hidrógeno bien implantado en automoción. Ya Rifkin, en 2002, consideraba como posible que, para estas alturas del siglo, todos anduviéramos en coches movidos por hidrógeno y es obvio que es una predicción fallida.

Para remachar lo que dice el CEO de Cidetec basta con ver lo que, en fechas recientes, han hecho las grandes empresas automovilísticas, abandonando, en gran parte, sus planes de futuro basados en coches que reposten en hidrogeneras. Este artículo de la Sala de Prensa de la web de Volkswagen, de marzo de este año, lo explica con claridad meridiana, sobre todo en la tercera de las figuras que en él aparecen, figura que compara la eficiencia en poner en la calle un automóvil basado en baterías de litio, frente a uno basado en las pilas de combustible a base de hidrógeno que nos interesaron en la Tesis de Alberto. Y solo unas pocas semanas más tarde, Mercedes anunciaba, sin ambages, el fin de su aventura en el coche de hidrógeno por ser muy costoso.

Una vez más, en estas cosas de futuro, ver venir......

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jueves, 15 de octubre de 2020

Plásticos "Bio"

Tengo amigos y seguidores del Blog que me mandan noticias, vídeos o enlaces de webs con temáticas que intuyen que pueden servir para escribir una entrada, algo que les agradezco en el alma porque, después del tiempo que llevo escribiendo y de las temáticas abordadas, a veces se hace difícil enfrentarse a una página en blanco y escribir una más. Uno se consuela pensando que ha oído a escritores con oficio que eso es lo mas difícil de su profesión así que, en el caso de un modesto amateur como un servidor, la cosa tiene aún más mérito. La cuestión es que, en las últimas dos semanas, varios de esos amigos me han hecho llegar un artículo del New York Times titulado "Por qué biodegradable no es lo que tú piensas" y me veo un poco forzado a comentarlo, aunque los habituales ya habéis leído bastante sobre el tema.

El artículo está escrito por John Schwartz, un conocido periodista que ha pasado por varios medios importantes de EEUU y que, en los últimos tiempos, está especializado en cuestiones medioambientales y, particularmente, en el asunto del cambio climático, alineado con la llamemos ortodoxia sobre el tema (lo digo para poner sus opiniones en contexto). La tesis del artículo es que elegir productos cuyo envasado lleva reclamos publicitarios del tipo biodegradable o compostable puede que haga que el consumidor se sienta reconfortado por elegirlos como alternativa a los envases de plástico convencional. Pero habría que avisar al citado consumidor que no debe engañarse. La letra pequeña de esos envases "verdes" puede esconder que solo se degradan bajo especiales condiciones o que pueden llegar a complicar el reciclado de los plásticos convencionales, hoy por hoy mucho más abundantes. Y para ilustrar esa tesis, el artículo cuenta algunos ejemplos de envases hechos de materiales que se están publicitando como biodegradables. Dos de los cuales ya han pasado más de una vez por este Blog. Podéis ver mis opiniones sobre ellos aquí y aquí que, básicamente, están de acuerdo con el tono general del artículo de Schwartz. Pero para no volver a hablar sobre el tema (salvo mutaciones importantes) voy a dejar clara mi actual postura sobre el mismo en unos cuantos epígrafes.

La exigua producción global anual de los llamados Bioplásticos se resume bien en la gráfica que ilustra la portada (y que podéis ampliar clicando en ella), figura que recoge los datos del último año (2019). Colgada en la página de la asociación europea de Bioplásticos, nos dice que la producción fue un poco superior a 2 millones de toneladas, de los que solo el 55% son verdaderamente plássticos biodegradables, entendiendo por tales los que bajo la acción de microorganismos, se descomponen totalmente produciendo anhídrido carbónico (CO2) y agua. El 45% restante en esa gráfica llevan el prefijo bio por estar obtenidos de fuentes renovables (biomasa). Pero una vez obtenidos son tan poco biodegradables como sus homónimos obtenidos del petróleo. Sobre esto también hablamos en el caso concreto del denominado bio polietileno. Lo de exigua producción con lo que empiezo el párrafo resulta de comparar esos 2 millones de toneladas de bioplásticos de uno y otro tipo con la producción global de polímeros en el mundo (mas de 360 millones de toneladas anuales).

De esa parca cifra de polímeros biodegradables solo son compostables los que cumplan además otra serie de especificaciones adicionales. Y así, la norma europea EN 13432 establece que para ser denominado compostable, el material debe biodegradarse en al menos un 90%, en condiciones estandarizadas de temperatura (preferiblemente a 58ºC) y en un tiempo no superior a seis meses. Ese sería un material que podría llevar las etiquetas de biodegradable y compostable y, por tanto, utilizable, por ejemplo, como bolsa de basura orgánica para que vaya directamente a los procesos de compostaje de las plantas de tratamiento de residuos. Evidentemente, un material puede ser intrínsecamente biodegradable pero no cumplir esas condiciones de tiempos, temperaturas, etc., lo que le pone trabas como compostable. Así que resumiendo, todos los compostables deben ser biodegradables, pero ser biodegradable no asegura ser compostable.

En tercer lugar, los biodegradables y/o compostables se están "vendiendo" como soluciones al problema de los plásticos en el mar. En la propia revista de la ya mencionada asociación europea de Bioplásticos se ha reconocido no hace mucho que los estándares definidos para establecer si un plástico es biodegradable o compostable se refieren exclusivamente a cuando se sitúan sobre el suelo de la corteza terrestre, no en el agua de mar, donde las condiciones de temperatura, luz, pH, salinidad, etc. son muy diferentes .

Y cuarto y fin, si esos polímeros biodegradables se introducen en las lineas de reciclado mecánico que tratan los polímeros más convencionales, pueden dar lugar a problemas adicionales a los que ya vimos en la entrada anterior. Por ahora son poco notorios pero irían a mas si se incrementara su producción, lo que implicaría tener que realizar una separación selectiva de los mismos.

En resumen, este es otro ejemplo en el que se demuestra que algunas de las alternativas "verdes" que se nos han ofrecido en los últimos decenios no son tales. Por muy verdes que parezcan sobre el papel, todo se puede volver en su contra cuando se comprueban las consecuencias de su uso en condiciones reales. El problema es que lleva tiempo reconocerlo y, mientras tanto y por lo general, se emplea dinero público en subvencionarlas. No tenéis mas que recordar el caso de los biocombustibles...

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