PLASMÓLISIS Y RENOVABLES por el Prof. Dr. D. Alberto Requena Rodríguez, académico numerario

Pocos son conscientes de lo que supone el que cuando presiona un interruptor de su vivienda, aparezca ipso facto, la energía que precisa para poder iluminar la estancia. La magia que los niños sa- o sub -saharianos ven en el hecho, tan ordinario para nosotros, de que por un grifo mane agua es algo parecido en el caso del suministro eléctrico. Piense que al tiempo que usted ilumina su casa, el vecino también lo hace y si hace frío son centenares o miles, los que al tiempo quieren conectar sus aparatos 3de calefacción eléctrica. Y, salvo circunstancias muy extraordinarias, hay para todos. Si lo piensan bien, parecería milagroso y como si el suministro no tuviera límite.

 

En cambio, cuando nos hablan de energías renovables, lo primero a destacar es que la generación se compadece muy mal con la demanda. Las previsiones son que Alemania necesitará en 2030 34.5 Twh (terawatios) y en 2050 ascenderá a 110-140 Twh. En Francia se sitúa en 15 Twh para 2030 y entre 44 y 91 Twh en 2050.  En España se prevén 15 Twh para 2020 y la total para 2050 asciende a 99 Twh.

 

Las grandes demandas de energía renovable nos enfrentan con la cuestión de su almacenamiento. Una forma de hacerlo es depositarlo en enlaces químicos, que ofrece una mayor capacidad para almacenar densidades de energía elevadas y son más fáciles de transportar y de distribuir que las baterías, aire comprimido o el hidro-bombeo, pongamos por caso. Por ejemplo, la conversión de la electricidad procedente de energías renovables, en metano, tiene una capacidad contabilizada en Holanda de 552 Twh, solo para la red de gas. Por contra, Noruega almacena 15 Twh en potencia hidráulica y la producción diaria media europea, de electricidad es de unos 10 Twh. La integración de la red eléctrica con la red de gas supondría una solución equilibrada. La expansión de la red gasista es muy ventajosa frente a la de la red eléctrica, por cuanto el transporte es un factor 10 más económico.

 

Por razones obvias, es precisa una reducción de la producción de dióxido de carbono, directamente implicado en el calentamiento global. La de-carbonización de los sistemas productores de energía es un imperativo de primer orden. Se ha convertido en un mantra, supone ir descartando los hidrocarburos y promocionando el hidrógeno, el amoniaco o las baterías, en su lugar. Ahora bien, un combustible libre de dióxido de carbono podría actuar directamente para estabilizar las emisiones, algo parecido al ciclo biogeoquímico natural. El prerrequisito sería reciclar el dióxido de carbono existente, después de usarlo, extraer el dióxido de carbono de los gases de las chimeneas o directamente del aire.

 

La habilidad de la Naturaleza para generar hidrocarburos mediante fotosíntesis ha inspirado los procedimientos para obtener mediante síntesis combustibles con densidades elevadas de energía y de forma sostenible. Una de estas vías ha sido emplear los fotones solares a través de un proceso natural y artificial a través de la electricidad como intermediaria. Los retos que plantea son la eficiencia energética del proceso, la densidad de energía que debe ser elevada, al igual que el rendimiento, que se empleen en su fabricación materiales asequibles y dispuestos abundantemente y lograr una respuesta rápida al actual suministro intermitente de obligado cumplimiento..

 

Aunque pueda resultar atractiva la conversión directa, tiene la servidumbre de poca eficiencia. La tecnología de conversión indirecta ya permite producir combustible con una eficiencia un orden de magnitud superior. Por ejemplo, la energía fotovoltaica a través de electrolisis produce hidrógeno con un 20% más de eficiencia.  Revertir la reacción de desplazamiento del agua en fase gas, para crear syngas (gas de síntesis, como combustible gaseoso) seguido por la reacción de Fischer-Tropsch, para producir combustible de hidrocarburos líquido, alcanza una eficiencia del 10%.

 

La conversión electroquímica tradicional se basa en los electrolizadores alcalinos. Recientemente se emplean membranas poliméricas de electrolizadores, que son muy eficientes, pero  emplean platino como catalizador en el cátodo.  Otros procedimientos requieren células con oxígeno sólido, altas presiones (50 bares) y temperaturas (700-800 ºC) para producir hidrógeno con una eficiemolinancia en torno al 80%. El Ytrio, Zirconio dopados con lantano, estroncio, cobalto , ferrita y samario, son otras alternativas.

 

La conversión en plasma químico o plasmólisis permite aumentar la densidad de potencia en más de un orden de magnitud, comparado con las células de electrolisis de oxígeno sólido. Se logran producciones a nivel de megawatios. El plasma facilita el desdoblamiento del dióxido de carbono mediante el mecanismo de excitación vibracional de las moléculas. Pero ese plasma está débilmente ionizado, ya que solamente 1 de cada 100.000 moléculas están ionizadas. Como están relativamente frías, similar a una lámpara fluorescente, la energía para producir el plasma es un factor relativamente bajo en el balance de energía.

 

Para cerrar el ciclo del combustible y convertir el dióxido de carbono en neutro, el emitido debe ser capturado después de usar el hidrocarburo producido, desde la fuente inicial (como potencia fósil) o desde la atmósfera para generar las emisiones dispersas de dióxido de carbono por los vehículos de todo tipo. Por tanto, debe ser capturado y parece incluso más razonable, hacerlo en el océano, por la ventaja de su elevada concentración. Las plantas que lo capturan directamente del aire o de los océanos no están ligadas a los lugares de emisión, ya que las plantas pueden estar situadas en cualquier punto del globo. Por tanto, los retos de investigación incluyen el desarrollo de materiales eficientes para capturar y desorber dióxido de carbono, incluyendo los líquidos iónicos, que ten eficaces se han mostrado.

 

En la plasmólisis, el plasma se crea mediante una descarga de microondas y se aceleran los electrones que, a su vez, excitan vibracionalmente a las moléculas de   dióxido de carbono, mediante un ligero choque, ya que la máxima sección eficaz es de 0.4 eV. Las moléculas de dióxido de carbono, mientras tiene lugar la colisión, ocasionalmente puede colisionar con otra molécula de dióxido de carbono, lo que supondría excitación de sobretonos y esto supondría que una molécula se excita a costa de otras como ella. Eventualmente esto puede dar lugar a que se rompa la molécula de dióxido de carbono, por ejemplo uno de sus enlaces moleculares tiene 5.5 eV y esto provocaría la liberación de una molécula de monóxido de carbono. Se revela como un proceso eficaz, al tiempo que necesario para que las energías renovables puedan formar parte de un suministro estable y ponderado, eliminando las enormes servidumbres que hoy plantea y dificultan su uso generalizado. Al final, todo queda en un punto común: la necesidad de investigar. No hace falta que añada la necesidad de recursos para ello. No solamente se solventan los inconvenientes con la voluntad de los investigadores. Administraciones, empresarios, emprendedores, algún día deberían tener más altas miras y, dejando aparte, intereses mal orientados o solamente basados en la obtención de lucro o resonancia social, podrán pensar que el interés colectivo, también les afecta a ellos mismos, sus familias y el resto de humanos. En otros países hay hermosos ejemplos de ciudadanos altruistas, que incluso fueron empresarios sin preparación que, por azares del destino triunfaron, los que luego aportaron recursos para impulsar la investigación, sin ligarla a sus intereses prosaicos.. Si otros lo han hecho, ¿no podría sucedernos a nosotros algún día? ¿Podría algún día el Consejo Social de la Universidad, en lugar de ser cementerio de los desauciados de la política, ser lugar preferente, para los que están dispuestos a traer proyectos, recursos, ayuda y problemas a resolver para progresar ellos y los demás? En algún sitio ha ocurrido, ¿Por qué no nos va a pasar a nosotros algún día? Ahora tienen la ocasión. ¡Toquemos madera!