 |
 |
|
El combustible del futuro
|
|
El Metanol contenido en las denominadas celdas combustibles, sería uno de los combustibles más limpios, eficientes y seguros del mañana para la industria del transporte terrestre. Sepa aquí cómo y por qué.
Revista Nº 38 mayo-junio 1999
Desde los años cincuenta se fantaseaba con la idea de un automóvil eléctrico, más veloz que un auto de carreras y tan limpio como una bicicleta.
Año a año, los noticieros nos mostraban prototipos futuristas de autos capaces de funcionar con la energía del sol, el agua o baterías casi mágicas. Esos modelos generalmente eran la estrella de alguna feria automotriz internacional, se informaba a los medios que estarían en circulación a la brevedad. Y luego, nada cambiaba. Para alguien que estuviese pendiente de cada uno de esos anuncios, la espera era insoportable.
Hoy existe una esperanza de que esas promesas se conviertan en una realidad palpable, según el reporte anual del Instituto Americano del Metanol, sobre los vehículos con celdas combustibles, pues algunos científicos piensan que el reinado del motor de combustión interna alimentado con petróleo o sus derivados debe dar paso a nuevas tecnologías: un vehículo que reúna todas las comodidades y el rendimiento del automóvil de hoy, pero sin depender de la gasolina.
Para muchos, ese futuro se llama celdas combustibles.
Celdas y Metanol
Las celdas combustibles se han desarrollado a gran velocidad durante los últimos años, y proveen de energía limpia para situaciones puntuales: ya están por salir al mercado aplicaciones de este tipo para teléfonos celulares y computadoras portátiles. También se aplicará para motores pequeños, como los de las motosierras, podadoras y segadoras de pasto.
El siguiente paso en la mira son los vehículos livianos, es decir, los autos, y aquellos pesados, como buses y camiones.
Dentro de este alentador panorama, el metanol, un combustible líquido que se obtiene a partir de gas natural o de fuentes renovables, es el principal candidato para proveer del hidrógeno necesario que energiza las celdas combustibles de los vehículos del futuro.
La comercialización de estas celdas ofrecerá vehículos a precios razonables, prácticos y de gran kilometraje, con emisiones contaminantes muy bajas e incluso iguales a cero, pero manteniendo el rendimiento de un auto a gasolina. El año 2004, o quizás antes, las celdas combustibles que funcionan con metanol moverán una gran variedad de autos y buses tanto en los Estados Unidos como en el mundo.
Quiénes y Cómo
La noticia ya recorrió el mundo tecnológico y del automóvil. Publicaciones como Business Week, The Economist, The Wall Street Journal y Fortune han dedicado sendos reportajes para abordar el tema de las celdas combustibles y del asombroso progreso alcanzado con ellas.
La razón del avance es sencilla: visualizando el interés y la presión mundiales por reducir las emisiones contaminantes, en vez de competir entre sí, muchos fabricantes de automóviles optaron por trabajar unidos, o, al menos, compartir información para no duplicar esfuerzos.
Los primeros datos son asombrosos: si un auto corriente rinde el 19% de su energía potencial, la eficiencia de las celdas combustibles alcanza el 38%, cifra que puede aumentar en el futuro. Eso quiere decir que un auto de estas características puede rendir 55 millas por galón, en vez de 27,5 como un auto normal que funciona a gasolina.
Con todos estos datos, el Instituto Americano de Metanol estima que el año 2010 los fabricantes de automóviles habrán introducido como mínimo dos millones de autos con celdas combustibles a base de metanol en el mundo y que en el 2020 esta cuota sobrepasará los 35 millones.
Tipos de Celdas
Una celda combustible revierte el proceso de electrólisis, en el cual una corriente eléctrica separa una molécula de agua en hidrógeno y oxígeno.
En 1939, el científico inglés Sir William Robert Grove descubrió que el hidrógeno y el oxígeno en su estado gaseoso pueden recombinarse para producir agua y corriente eléctrica, dando origen a la celda combustible.
Una celda combustible tiene dos electrodos, un ánodo y un cátodo, colocados en lados opuestos de un electrolito conductor. Los átomos de hidrógeno se introducen en el ánodo, luego desprovistos de sus electrones se convierten en iones de hidrógeno (o protones), que pasan a través del electrolito al cátodo.
Los electrones viajan alrededor del electrolito para llegar al cátodo, creando la corriente eléctrica externa deseada. Allí los electrones se reúnen con los iones de hidrógeno y en combinación con el oxígeno producen agua. Las celdas de combustible individuales son apenas de una pulgada de grosor y se pueden alinear en serie para alcanzar el voltaje requerido para cada aplicación.
Todas las celdas combustibles necesitan el hidrógeno en alguna de sus formas. En los vehículos, el hidrógeno se puede almacenar como líquido criogénico o como gas presurizado, pero a muy alto costo. El metano (gas natural) se usa como fuente de hidrógeno en algunas celdas combustibles, pero también presenta problemas como los mencionados.
Así es como el metanol surge como la alternativa ideal para vehículos, porque se almacena de modo líquido y a temperatura ambiente.
El metanol es una molécula simple que consiste en un átomo de carbono unido a tres átomos de hidrógeno y un enlace de oxígeno-hidrógeno. Resulta más sencillo liberar el hidrógeno de su enlace en una molécula de metanol que en cualquier otra forma de combustible. Además, el metanol no contiene azufre, que es un contaminante; no tiene enlaces carbónicos, que son difíciles de romper, y tiene una relación hidrógeno-carbono muy alta.
Existen cuatro tipos de celdas combustibles: celdas de combustible alcalino, que es la más cara; otras de carbonato fundido y óxido sólido, que operan entre los 600 y 1000 grados Celsius, además de caras y difíciles de operar. Un tercer tipo está dado por las celdas de ácido fosfórico, que operan a 350 y 175 grados Celsius y se han montado en buses prototipo, apropiadas para fuentes de poder estacionarias.
El cuarto grupo son las celdas combustibles de membranas de intercambio protónico (PEM), que ocupan un electrolito sólido y operan alrededor de los 80 grados Celsius. Aproximadamente la misma temperatura que alcanza en agua en el radiador de un automóvil.
Estas celdas, al igual que las primeras, usan platino como catalizador. De todas ellas, la denominada PEM es la más aplicable al uso vehicular, y en este momento existen dos variantes: líquida y gaseosa.
El tipo gaseoso opera en gas hidrógeno. Es más caro, pero funciona a temperaturas relativamente bajas, donde un transformador de vapor separa con facilidad la molécula de metanol para producir el hidrógeno necesario por el conjunto de celdas, generando así electricidad para energizar el vehículo.
El segundo tipo, el PEM líquido, alimentan el metanol líquido directamente a la celda combustible. El primer tipo es más caro, así que los esfuerzos se han centrado en el PEM líquido. Aquí no se necesita ningún tipo de transformación, porque el metanol se inyecta directo a la celda; ahí el líquido reacciona para formar electricidad y dióxido de carbono.
Debido a su simplicidad, tamaño compacto y emisiones cercanas a cero, el potencial para las celdas de combustible de metanol directo es enorme, pero su comercialización está muy por detrás del desarrollo del transformador de vapor del PEM.
¿Que dice la EPA?
Según el Instituto Americano del Metanol, manejar un auto de esta tecnología será igual a manejar un auto común, sólo que sin el ruido. El conductor no tendrá que preocuparse por cambiar aceite ni filtros. Reparaciones típicas, como reemplazo de válvulas, anillos, la batería, o diversos ajustes, van a ser cosa del pasado.
Debido a que habrá menos partes en movimiento dentro del auto, éste tendrá una mayor vida útil por el menor desgaste de sus componentes, así que en el mediano plazo, el dueño de uno de estos vehículos se ahorrará dinero y molestias.
Hasta ahora el único inconveniente es el tiempo que el auto demora en partir, que es algo así como tres a cinco minutos, lo que algunos prototipos solucionan con un by-pass que permite obtener el impulso para el arranque inicial de una batería corriente.
Esa es la propaganda del Instituto. Pero la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos, EPA, también ha dado su veredicto en torno al tema del metanol. En un informe, la Agencia expresó que si bien es necesario tener las mismas medidas de protección al usar y trasladar este material, el metanol es uno de los combustibles más seguros disponibles actualmente.
El metanol puro (M-100) es más difícil de inflamar que la gasolina, y se quema de modo más lento, liberando una quinta parte del calor que emana la gasolina. Además, el fuego del metanol se extingue simplemente con agua y de manera más rápida.
La EPA estima que el uso de metanol como combustible para autos podría salvar cientos de vidas cada año, considerando los incendios que ocurren por choques en carreteras.
Por otra parte, el metanol se produce en forma natural y se degrada con más facilidad que cualquier otro combustible, incluso en el agua. Si este líquido entra en contacto con la piel humana se debe lavar abundantemente con jabón y agua, y por supuesto no se debe ingerir, como sucede con la gasolina corriente.
La diferencia estriba en que los vapores de la gasolina se clasifican por la Agencia como probablemente cancerígenos, mientras que el contacto con metanol no ha demostrado ser tóxico ni existen motivos para pensar que podría ser cancerígeno.
Una de las bases de esta suposición es que el cuerpo humano tiene naturalmente una cuota de metanol y, además, lo ingerimos a través de algunos alimentos, como la fruta y las verduras. De hecho, cuando tomamos cualquier bebida diet estamos tomando más metanol del que podríamos ingerir después de llenar una docena de estanques para autos que funcionan con celdas de este combustible.
Costos, Distribución y Fuentes
Algunos aspectos menos impactantes, pero de igual modo relevantes en esta nueva tecnología, se refieren a la posibilidad de obtener suficiente metanol como para sustentar una industria de transporte mundial que compita con la del petróleo y sus derivados.
El informe anual del Instituto Americano de Metanol estima que los costos son variables, dependiendo del valor que se asigne a la gasolina y el diesel al momento de poner este combustible en el mercado. Una manera de calcularlo, es a través de la equivalencia por rendimiento entre un galón de metanol y uno de gasolina. Un galón de metanol vale, en promedio, 48 centavos de dólar, casi 50% más que el precio de la gasolina corriente, pero con una diferencia de rendimiento del 100% sobre ésta.
La distribución no debería presentar grandes problemas, por cuanto las estaciones de servicio sufrieron una transformación similar cuando la normativa impuso la existencia de gasolinas sin plomo hace una década atrás. Además, a diferencia del gas natural comprimido, el metanol es líquido, por lo que sólo se requerirían tanques bajo tierra para su almacenamiento.
En cuanto a las fuentes de obtención de metanol, éstas son variadas. Una de las maneras de obtenerlo es a través del gas natural (como realiza en Chile la empresa Methanex, que se ubica en Punta Arenas y que exporta el 95% de su producción).
También se puede obtener metanol a partir de fuentes renovables, ya que todos los materiales orgánicos contienen el carbón y el hidrógeno necesarios para realizar el proceso de conversión a metanol.
Una manera de hacerlo es a través de la captura de los gases provenientes de residuos sólidos domiciliarios que se depositan en rellenos sanitarios y que emiten metano a la atmósfera, un gas de efecto invernadero. Si ese gas se captura y transforma en metanol, se estaría eliminando una fuente de calentamiento global de la atmósfera.
(Extractado a partir del informe anual del Instituto Americano del Metanol, bajo la coordinación de investigador Gregory P. Nowell, de la Universidad de Nueva York, en Albany)
|
|
|
|
|
|
 |
|
|
