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 startup californiana 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 usan 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 tanques 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 del 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, adsorbiéndolo en nanomateriales especialmente diseñados. El planteamiento se basa en las investigaciones de dos de sus cofundadores y asesores científicos: Omar Yaghi, profesor de química de la Universidad de California en Berkeley, y el profesor Sir Fraser Stoddart, ganador del Premio Nobel de Química en 2016.
«No hemos conseguido grandes avances en el almacenamiento de hidrógeno debido a las propiedades extremadamente difíciles de la molécula de hidrógeno», explica a Forbes desde Dubai Samer Taha, consejero delegado y cofundador. «Los profesores Stoddart y Yaghi creen que es necesario profundizar en el problema y diseñar nuevos materiales con precisión atómica para dar con la solución adecuada, porque las técnicas tradicionales no van a funcionar».
Materiales de estructura metálica-orgánica
La empresa espera ser la primera en comercializar materiales de estructura metálica-orgánica (MOF, por sus siglas en inglés) diseñados a nivel atómico para el almacenamiento de hidrógeno, pero no es la única que persigue esta tecnología. Científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley han publicado recientemente una investigación sobre un MOF basado en aluminio que han creado para almacenar hidrógeno, según Science. (MOF, inventado por el cofundador Yaghi, es también la inspiración del nombre de la startup, una combinación que hace referencia al acrónimo y al hidrógeno).
«Se trata de una novedosa combinación de materiales orgánicos con algunos átomos metálicos», explica Taha. «Una estructura cristalina a nanoescala, a escala extremadamente pequeña».
H2MOF está probando prototipos fabricados con materiales cristalinos diseñados para absorber y retener átomos de hidrógeno como una esponja que absorbe agua. Y a diferencia de los depósitos de fibra de carbono utilizados en la berlina del tanque de combustible Mirai de Toyota, que retienen el hidrógeno a 10.000 libras por pulgada cuadrada –el nivel de presión que utilizan las jaws of life, una herramienta de rescate hidráulica que se utiliza para atravesar automóviles y cortar las puertas de los vehículos para liberar a los ocupantes afectados–, H2MOF pretende presurizar su depósito a menos de 300 libras por pulgada cuadrada.
Almacenar más combustible a menor presión supone un coste mucho menor. Taha calcula que cambiar los depósitos de alta presión por su tecnología podría ahorrar 12.000 dólares anuales en gastos de energía para el funcionamiento de un autobús de tránsito con tanque de combustible, por ejemplo. Y en el caso de un coche como el de Toyota, la tecnología de H2MOF podría duplicar su autonomía de 350 millas por repostaje al contener más hidrógeno sin añadir peso.
El hidrógeno se utiliza mucho en el refinado del petróleo, la producción de fertilizantes y la industria química, pero la mayor parte se fabrica utilizando vapor para extraer el elemento del gas natural, emitiendo dióxido de carbono en el proceso. La fabricación de hidrógeno sin CO2 con electrolizadores –como los que venden Plug Power y la unidad Accelera de Cummins– está 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 fabricadas con 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», dijo 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 ha proporcionado 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 EE UU que amplíen su producción y uso. También se espera que el Treasury Department (Departamento del Tesoro) anuncie las directrices para un nuevo y generoso crédito fiscal a la producción de hasta tres dólares por kilogramo de hidrógeno fabricado sin generar CO2 o en el que se capture el carbono.
H2MOF aún no ha solicitado ninguna subvención estadounidense para sus investigaciones relacionadas con el hidrógeno. Es una filial de Revonence Technologies International, empresa privada con sede en Jersey (Islas del Canal). Ha invertido «dos dígitos» de millones de dólares en la investigación de H2MOF, dijo Taha, doctor en ingeniería eléctrica, que también dirige Atoco, otra filial de Revonence que está creando nanomateriales para eliminar el CO2 del aire ambiente y las emisiones industriales.
«El almacenamiento y el transporte de hidrógeno siguen siendo el verdadero obstáculo técnico», afirmó. «Si podemos contribuir al problema del almacenamiento y el transporte, se desbloqueará la demanda real y la adopción real del hidrógeno».
