El hidrógeno es una forma prometedora de energía libre de carbono, pero mover y almacenar este elemento superligero es costoso y consume mucha energía. Por eso, una empresa californiana de los EE.UU., cofundada en 2022 por dos destacados químicos, entre ellos un premio Nobel, está diseñando un nuevo tipo de depósito fabricado con nanomateriales que pretende ser más barato y seguro que cualquiera de los que se utilizan actualmente y, además, almacenar más hidrógeno.
La empresa H2MOF, con sede en Irvine (California), espera vender sus depósitos de hidrógeno de nueva generación a partir de 2024 a fabricantes de vehículos pesados con planes de ofrecer vehículos de pila de combustible sin emisiones.
La empresa argumenta que, además de almacenar el combustible en el interior de los vehículos, estos depósitos permitirán transportar mejor el combustible por camión o tren a medida que los fabricantes de camiones avanzan hacia el uso de hidrógeno para alimentar flotas libres de carbono.
En lugar de bombear hidrógeno altamente comprimido o licuado en un depósito convencional, H2MOF está diseñando uno que mantiene el combustible rico en energía en estado sólido, absorbiéndolo en nanomateriales especialmente diseñados. El planteamiento se basa en las investigaciones de dos de sus cofundadores y asesores científicos: Omar Yahgi, profesor de química de la Universidad de California en Berkeley, y Sir Fraser Stoddart, ganador del Premio Nobel de Química en 2016.
"No tuvimos avances en el almacenamiento de hidrógeno debido a las propiedades extremadamente desafiantes de la molécula de hidrógeno", dijo el CEO y cofundador Samer Taha a Forbes desde Dubái. “Los profesores Stoaddart y Yaghi creen que requiere que profundicemos en el problema y diseñemos nuevos materiales con precisión atómica para dar con la solución adecuada porque las técnicas tradicionales no van a funcionar".
Materiales de marco metalorgánico
La empresa espera ser la primera en comercializar materiales de estructura metalorgánica (MOF) diseñados a nivel atómico para el almacenamiento de hidrógeno, pero no es la única que persigue esta tecnología. Científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley publicaron recientemente un estudio sobre un MOF de aluminio creado por ellos para almacenar hidrógeno, según Science. (MOF es también la inspiración del nombre de la empresa, una mezcla de las siglas e hidrógeno).
"No logramos avances en el almacenamiento de hidrógeno debido a las propiedades extremadamente desafiantes de la molécula de hidrógeno".
"Pensá en ello como una novedosa combinación de materiales orgánicos con algunos átomos metálicos", dijo Taha. “Una estructura cristalina a nanoescala, a escala extremadamente pequeña”.
H2MOF está probando prototipos fabricados con materiales similares al cristal, diseñados para absorber y retener átomos de hidrógeno como una esponja que absorbe agua.
A diferencia de los depósitos de fibra de carbono utilizados en la berlina de pila de combustible Mirai de Toyota, que almacenan hidrógeno a 50 kilogramos por centímetro cuadrado -el nivel de presión que utilizan las "mandíbulas de la vida" para cortar las puertas de los autos-, H2MOF pretende presurizar su depósito a menos de 300 kilogramos por centímetro cuadrado.
Almacenar más combustible a menor presión supone un coste mucho menor. Taha calcula que pasar de los depósitos de alta presión a su tecnología podría ahorrar 12.000 dólares anuales en gastos de energía para el funcionamiento de un autobús de tránsito con pila de combustible, por ejemplo. Y en el caso de un auto como el de Toyota, la tecnología de H2MOF podría duplicar su autonomía de 563 kilómetros por repostaje al contener más hidrógeno sin añadir peso.
El hidrógeno se utiliza mucho para refinar petróleo, producir fertilizantes y en la industria química, pero la mayor parte se hace utilizando vapor para extraer el elemento del gas natural, emitiendo dióxido de carbono en el proceso.
Hacer hidrógeno sin CO2 con electrolizadores -como los que venden Plug Power y la unidad Accelera de Cummins- se está convirtiendo en una práctica cada vez más extendida, mientras que otras empresas emergentes planean extraerlo del mar (Equatic) o incluso perforarlo (Koloma).
Pero a menos que empresas como H2MOF o Verne, una antigua alumna de Forbes 30 Under 30 que también trabaja en nuevos tipos de tanques, puedan encontrar mejores formas de transportar el hidrógeno o utilizarlo en vehículos, su potencial para sustituir a los combustibles fósiles que calientan el clima será limitado.
En la actualidad, el hidrógeno se bombea a través de tuberías en Texas y California, pero tienen que estar hechas de materiales capaces de resistir la fragilidad y las grietas que provoca el hidrógeno "resbaladizo". Licuarlo es una forma más fácil de transportar el combustible, pero consume aún más energía que almacenarlo a alta presión.
"No podremos construir oleoductos todo el tiempo en todas las ubicaciones y distancias, así que actualmente la industria está considerando grandes camiones con depósitos gigantescos, muy caros y con un gran derroche de energía para presurizar o crear hidrógeno líquido", explica Taha. "En cuanto empieces a convertir (el hidrógeno) en un negocio real y descubras que vas a desperdiciar el 30% de la energía, esos negocios se acabarán".
La Administración Biden proporcionó una financiación y un apoyo sin precedentes al hidrógeno limpio, anunciando el mes pasado 7.000 millones de dólares para una red de centros en todo Estados Unidos con el fin de aumentar su producción y uso. También se espera que el Departamento del Tesoro anuncie las directrices de un nuevo y generoso crédito fiscal a la producción de hasta 3 dólares por kilogramo de hidrógeno hecho sin generar CO2 o en el que se capture el carbono.
H2MOF aún no solicitó ninguna subvención estadounidense para sus investigaciones relacionadas con el hidrógeno. Es una filial de la empresa de capital riesgo Revonence Technologies International, de la que Taha es también presidente ejecutivo. Revonence está respaldada por fuentes privadas de Dubai e invirtió "dos dígitos" de millones de dólares en la investigación de H2MOF, dijo.
Taha, doctor en ingeniería eléctrica, también dirige Atoco, otra filial de Revonence que crea nanomateriales para absorber el CO2 del aire ambiente y las emisiones industriales.
"El almacenamiento y el transporte de hidrógeno siguen siendo el verdadero cuello de botella técnico", afirmó. "Si podemos contribuir al problema del almacenamiento y el transporte, se desbloqueará la demanda real y la adopción real del hidrógeno".
*Con información de Forbes US