La pila de hidrógeno del Toyota Mirai (izquierda) y el depósito SAO de alta presión (derecha).
Mario Roberto Durán Ortiz, CC BY-SAEn el motor de Arturo Estévez Varela, como en otros artículos, vídeos e incluso patentes que afirman haber encontrado la fórmula mágica para hacer funcionar un vehículo únicamente con agua, hay trampa.
A principios de los años 1970 Arturo Estévez Varela presentó su invento: un vehículo que funcionaba solo con agua. Incluso tuvo su espacio en el NODO (el informativo español del franquismo). Pero no era solo agua lo que movía su motor: en su mano ocultaba una misteriosa piedra filosofal que mantenía en secreto. Se especuló que el misterioso suplemento era ferrosilicio. Posteriormente una comisión de expertos del Ministerio de Industria determinó que era boro.
Las leyes de la termodinámica nunca serán derogadas. No se puede extraer de un sistema más energía de la que ingresa. En el motor de Estévez, como en otros artículos, vídeos e incluso patentes que afirman haber encontrado la fórmula mágica para hacer funcionar un vehículo únicamente con agua, hay trampa.
Más energía de la que se libera
Lo habitual es que se proponga separar el agua en hidrógeno y oxígeno mediante electrólisis y luego quemar el hidrógeno para generar una corriente eléctrica que haga funcionar un motor. Hasta aquí, todo bien.
Pero el proceso electrolítico necesita más energía para descomponer una molécula de agua que la que se libera cuando el hidrógeno se oxida. De hecho, al convertir agua en hidrógeno (para luego quemarlo) se pierde gran parte de la energía. En las conversiones siempre se produce calor. La liberación de la energía química del agua, por lo tanto, viola las dos primeras leyes de la termodinámica.
Y la energía se pierde
El hidrógeno reacciona con el oxígeno para producir agua mediante combustión directa o porque se introduce una pila de combustible. Según los argumentos de los promotores de los motores “alimentados por agua”, el agua así producida se puede electrolizar de nuevo para formar hidrógeno otra vez y el ciclo puede continuar ad infinitum.
Sin embargo, lo que se propone es un dislate. Se necesita energía para descomponer el agua. ¿De dónde sacamos esa energía?
La energía obtenida del hidrógeno no se puede utilizar en su totalidad para electrolizar nuevamente el agua porque una parte ya se habrá utilizado para alimentar el coche. No hay merienda gratis.
Esto no quiere decir que el hidrógeno no pueda utilizarse para hacer funcionar vehículos, ciertamente puede hacerlo y, a diferencia de la gasolina, puede hacerlo sin producir CO₂. Al menos sin producirlo directamente, pero lo que queda claro es que ninguno de los “inventos mágicos” es eficiente.
Además de un combustible gratuito, el motor de agua resolvería el gran problema global de nuestros días: las emisiones de CO₂. Lo importante aquí es saber que el hidrógeno que se requiere no siempre es limpio.
Los tres colores del hidrógeno y el problema de la industria
Cuando el hidrógeno reacciona con el oxígeno, el único producto resultante es agua, de ahí que el hidrógeno sea un combustible limpio. Pero, ¿cómo llegamos al hidrógeno? Tiene que producirse de alguna manera y aquí es donde no todo es limpio.
Con diferencia, el método industrial más común para producir hidrógeno es la reacción del vapor con gas natural, que es principalmente metano. Este proceso, además de hidrógeno, también produce CO₂. El hidrógeno producido se denomina gris. Si, por cualquier procedimiento posterior, el CO₂ resultante se captura sin ser liberado al medio ambiente, entonces hablamos de hidrógeno azul.
El ideal es el hidrógeno verde, que se produce sin que se emita CO₂. Eso se puede conseguir si el hidrógeno se produce por electrólisis y la electricidad proviene de energías renovables.
Motores hidrogenizados, la realidad actual
Hoy ya circulan trenes, automóviles, autobuses, camiones e incluso aviones propulsados por hidrógeno.
El hidrógeno líquido, que debe mantenerse a una temperatura muy baja, se produce aplicando alta presión al hidrógeno gaseoso. Se puede bombear a tanques especiales y resistentes de fibra de carbono de cualquier vehículo, desde donde fluye hacia una pila de combustible que genera la electricidad necesaria para impulsarlo.
En realidad, los coches de hidrógeno son coches eléctricos, pero cuya electricidad, en lugar de ser alimentada por una batería, se produce mediante la reacción del hidrógeno con el oxígeno en una pila de combustible.
Haciéndolo así, el coste de producir hidrógeno es mayor que el coste de utilizar gasolina o baterías, con la complicación adicional de manipular un fluido criogénico.
El boro entra en juego
La electrólisis o la reacción del metano con vapor no son las únicas formas de fabricar hidrógeno. Dejar caer un trozo de sodio en agua y hacer que se desplace por un recipiente y luego estalle en llamas es una demostración química clásica para encandilar bachilleres. El sodio reacciona con el agua para producir hidrógeno e hidróxido de sodio. Esta reacción es extremadamente exotérmica, produce calor suficiente para prender fuego al hidrógeno. Los gases de esa combustión servirían para alimentar un motor de explosión.
El boro también reaccionan con el agua para producir hidrógeno (y trióxido de boro), aunque con mucha menos capacidad calorífica que el sodio.
Directamente en el coche
En 2006, el ingeniero químico Tareq Abu Hamed tuvo la idea de producir hidrógeno directamente en un automóvil. Esto resolvería el problema de almacenar hidrógeno en un tanque, una situación potencialmente peligrosa, y evitaría la necesidad de costosos gasoductos, decía. Pues es verdad.
La idea de Abu Hamed era equipar un coche con un dispositivo que añadiera boro al agua para producir hidrógeno. Al menos en teoría, podría extraerse del automóvil y reciclarse en boro para usarse nuevamente.
El precio del boro
Desgraciadamente, hay un par de moscas en esa miel. Se necesita más energía para convertir el trióxido de boro nuevamente en boro de la que se puede obtener del hidrógeno. Si esa energía procediera de la energía solar, un coche de este tipo podría ser viable. Pero el precio internacional del boro ronda los 2 500 dólares el kg.
En términos generales, un vehículo de hidrógeno promedio consume entre 0,05 y 0,1 kg de hidrógeno por km, lo que requiere 1 kg de boro para recorrer entre 50 y 100 km.
El precio actual del hidrógeno es de unos 10 €/kg y el consumo típico de estos vehículos es de 0,8 kg/100 km. Estaríamos hablando de un coste de unos 8 €/100 km. Para producir un solo kg de hidrógeno se necesitan nueve litros de agua y casi 4 kg de boro, por lo que a esos precios un viaje de 100 km costaría entre 1 250 y 2 500 euros.Además, el boro se oxida durante la reacción y no se puede reutilizar eternamente.
En resumen, para que el motor de agua funcionara con este método sería necesario invertir cinco veces más energía de la que el motor podría ofrecer.
En cualquier caso, Tareq Abu Hamed llegaba tarde. Arturo Estévez ya había utilizado el boro en su vehículo de agua, aunque nunca contó su secreto ni patentó su fundamento. Durante años se especuló con que el secreto era en realidad ferrosilicio, un material que se obtiene en altos hornos a través de la reducción de la sílice mediante carbón de coke en presencia de mineral de hierro. Es un producto más barato y fácil de obtener que el boro y también produce hidrógeno en contacto con el agua; de hecho, durante la Segunda Guerra Mundial muchos barcos equipaban generadores de hidrógeno con ferrosilicio para poder hinchar globos de observación.
El problema del ferrosilicio es que la cantidad de hidrógeno que se obtiene en contacto con el agua es menor aún que con el boro, su proceso de obtención no es precisamente ecológico y no cabe la posibilidad de reutilizarlo posteriormente. Estévez usaba boro según las autoridades. Con ferrosilicio el invento tampoco habría sido la panacea.
Una prueba más de que la alquimia no existe y el coche de agua, tampoco.
Font, article de Manuel Peinado Lorca per a "La Vanguardia"
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