Los ingenieros del MIT han descubierto que cuando el aluminio de las latas de refresco se expone en su forma pura y se mezcla con agua de mar, la solución burbujea y produce de forma natural hidrógeno, un gas que puede utilizarse posteriormente para alimentar un motor o una pila de combustible sin generar emisiones de carbono. Es más, esta sencilla reacción puede acelerarse añadiendo un estimulante común: la cafeína.
En un estudio publicado en la revista Cell Reports Physical Science , los investigadores demuestran que pueden producir hidrógeno al dejar caer bolitas de aluminio pretratadas del tamaño de guijarros en un vaso con agua de mar filtrada.
El aluminio se trata previamente con una aleación de metales raros que depura eficazmente el aluminio hasta convertirlo en una forma pura que puede reaccionar con el agua de mar para generar hidrógeno. Los iones de sal del agua de mar pueden, a su vez, atraer y recuperar la aleación, que puede reutilizarse para generar más hidrógeno, en un ciclo sostenible.
El equipo descubrió que esta reacción entre el aluminio y el agua de mar produce hidrógeno gaseoso, aunque de forma lenta. Por pura casualidad, añadieron a la mezcla algunos posos de café y descubrieron, para su sorpresa, que la reacción se aceleraba.
La cafeína, acelera la producción
Al final, el equipo descubrió que una baja concentración de imidazol, un ingrediente activo de la cafeína, es suficiente para acelerar significativamente la reacción, produciendo la misma cantidad de hidrógeno en solo cinco minutos, en comparación con dos horas sin el estimulante añadido.
Los investigadores están desarrollando un pequeño reactor que podría funcionar en un buque o vehículo submarino. El buque albergaría un suministro de pellets de aluminio (reciclados de latas de refresco viejas y otros productos de aluminio), junto con una pequeña cantidad de galio-indio y cafeína. Estos ingredientes podrían canalizarse periódicamente hacia el reactor, junto con parte del agua de mar circundante, para producir hidrógeno según la demanda. El hidrógeno podría entonces alimentar un motor a bordo para impulsar un motor o generar electricidad para propulsar el barco.
“Esto es muy interesante para aplicaciones marítimas como barcos o vehículos submarinos porque no tendríamos que llevar agua de mar, ya que está disponible en todo momento”, afirma el autor principal del estudio, Aly Kombargi, estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT. “Tampoco tendríamos que llevar un tanque de hidrógeno. En su lugar, transportaríamos aluminio como ‘combustible’ y simplemente añadiríamos agua para producir el hidrógeno que necesitamos”.
Los coautores del estudio incluyen a Enoch Ellis, estudiante de ingeniería química; Peter Godart, PhD ’21, quien fundó una empresa para reciclar aluminio como fuente de combustible de hidrógeno; y Douglas Hart, profesor de ingeniería mecánica del MIT.
Escudos arriba
El equipo del MIT, dirigido por Hart, está desarrollando métodos eficientes y sostenibles para producir gas hidrógeno, que se considera una fuente de energía “verde” que podría alimentar motores y pilas de combustible sin generar emisiones que calienten el clima.
Una desventaja de alimentar vehículos con hidrógeno es que algunos diseños requerirían que el gas se transportara a bordo como la gasolina tradicional en un tanque, una configuración arriesgada, dado el potencial volátil del hidrógeno. Hart y su equipo han buscado en cambio formas de alimentar vehículos con hidrógeno sin tener que transportar constantemente el gas.
Encontraron una posible solución en el aluminio, un material naturalmente abundante y estable que, cuando entra en contacto con el agua, experimenta una reacción química sencilla que genera hidrógeno y calor.
Sin embargo, la reacción se produce en una especie de círculo vicioso: si bien el aluminio puede generar hidrógeno cuando se mezcla con agua, solo puede hacerlo en estado puro y expuesto. En el momento en que el aluminio entra en contacto con el oxígeno, como en el aire, la superficie forma inmediatamente una fina capa de óxido que impide que se produzcan más reacciones. Esta barrera es la razón por la que el hidrógeno no burbujea inmediatamente cuando se sumerge una lata de refresco en agua.
