El Tamiz

Si no eres parte de la solución eres parte del precipitado

Gasolineras de algas

Uno de los principales obstáculos hacia una futura economía del hidrógeno es precisamente de dónde obtener el hidrógeno para las células de combustible. El problema, por supuesto, es que no existe hidrógeno molecular a nuestro alrededor: actualmente la mayor parte se obtiene de los depósitos de gas natural, y las otras opciones requieren reacciones químicas que necesitan energía para producirse (como la electrólisis del agua), lo cual convierte al hidrógeno en un “depósito”, en vez de una fuente, de energía. Existe además el problema adicional, aunque secundario, del coste energético involucrado en el transporte del hidrógeno hasta los lugares de su consumo.

Ambos problemas son resueltos de una manera ingeniosa e interesante por un equipo de diseño de Filadelfia, el 20/2 Collaborative, que ha presentado su propuesta al concurso público organizado por el ayuntamiento de Reykjavík para desarrollar una de las áreas de la ciudad. ¿La idea de 20/2 Collaborative? Piscinas de algas que producen hidrógeno molecular, que es recogido y almacenado en grandes globos sobre ellas.

Balloon 2

¿Algas que producen hidrógeno? Puede sonar raro al principio, pero tiene una explicación lógica, y no es ninguna tontería. Eso sí, tenemos que remontarnos algunos años al descubrimiento que ha permitido el desarrollo de esta idea.

En el año 2000, científicos de Berkeley publicaron los resultados de los experimentos que habían venido realizando con algas, financiados por el programa de desarrollo del hidrógeno del Departamento de Energía estadounidense. Los biólogos de Berkeley habían observado un comportamiento muy curioso en un alga, la Chlamydomonas reinhardtii, cuando ésta no tiene suficiente oxígeno para respirar.

Los científicos cultivaron el alga en recipientes herméticamente cerrados pero con suficiente agua, nutrientes y luz para que el alga prosperase. Cuando todo era normal, el alga realizaba la fotosíntesis, liberando oxígeno. Parte de este oxígeno era utilizado entonces en la respiración celular: al estar en un recipiente hermético, la fotosíntesis era la fuente del oxígeno que respiraba el alga.

Al detener la fotosíntesis (en este experimento, privando al alga de azufre) cualquier otra planta normal hubiera muerto, pero la Chlamydomonas reinhardtii no, y ahí está precisamente lo que la hace especial: cuando el alga detecta que no existe suficiente oxígeno, se activa un “interruptor molecular” que modifica su metabolismo de modo que ya no utiliza oxígeno ni libera dióxido de carbono. Aunque no he conseguido encontrar el camino metabólico alternativo que se activa en el alga, lo fundamental es el resultado final: en vez de liberar CO2, el alga libera H2.

Naturalmente, el alga no puede sobrevivir indefinidamente de este modo: básicamente, está quemando las reservas energéticas que almacenó mientras hacía la fotosíntesis. Los científicos alternaban etapas en las que sí se producía la fotosíntesis con otras en las que se activaba el proceso alternativo. Pero durante este período “sin oxígeno” produce una cantidad apreciable de hidrógeno molecular, que libera al entorno: en el agua en la que crece el agua empiezan a observarse burbujas de hidrógeno. Se sabía ya que algunas algas eran capaces de producir trazas de hidrógeno molecular en determinadas circunstancias, pero no se conocía ningún caso que lo produjera en estas cantidades.

El caso es que este año, el ayuntamiento de la ciudad de Reykjavík ha abierto un concurso público para diseños de desarrollo del barrio de Vatnsmýri; siendo los islandeses como son, los objetivos de diseño que propone el concurso incluyen cosas como el desarrollo sostenible y las energías renovables, y aquí es donde la Chlamydomonas reinhardtii hace su aparición en el proyecto de 20/2 Creative. La idea es sencilla pero genial, y espero que los diagramas te ayuden a entenderla mejor que mis palabras.

Balloon 1

En primer lugar, se tiene una piscina (que en el modelo es de unos diez metros de diámetro) con agua en la que crece el alga. La piscina está cubierta por una superficie transparente, de modo que la luz solar permite al alga realizar la fotosíntesis de manera normal. Sin embargo, la piscina superior está unida a otra inferior en la que el alga no tiene suficientes nutrientes: no he logrado descubrir si el alga crece de manera natural hasta que parte acaba en la piscina inferior, o si de alguna manera periódica el sistema deposita parte del alga en la parte inferior. Naturalmente, está pensado para Islandia, de modo que utiliza agua caliente para cultivar el alga.

El alga de la piscina inferior no es capaz de realizar la fotosíntesis, de modo que cambia al metabolismo alternativo y empieza a liberar hidrógeno, que es recolectado según burbujea en la superficie de la piscina y se va acumulando en el globo que hay por encima. Desde allí es suministrado al consumo de manera local. Durante parte del tiempo se emplea energía adicional para iluminar las algas (cuando no hay sol para hacerlo), de modo que la eficiencia disminuye mucho en el invierno y latitudes “islandesas”.

Balloon 5

Las estimaciones, una vez se optimice el proceso de generación de hidrógeno (que podría requerir modificar algunos genes del alga), son realmente esperanzadoras: se piensa que una piscina de unos diez metros de diámetro podría producir suficiente hidrógeno para alcanzar el consumo semanal de una docena de coches; no es que sea una gasolinera convencional en capacidad, ni muchísimo menos, pero esos doce vehículos estarían funcionando sin requerir una sola gota de combustible convencional.

Balloon 4

Como puedes ver en los diseños, la idea es que el globo de hidrógeno esté a una altura considerable y sea bastante grande. Puede que estés pensando que la idea de tener un enorme globo lleno de hidrógeno cerca es muy peligrosa, pero no lo es tanto: piensa que en una gasolinera normal estás caminando sobre enormes cantidades de combustible; esto no es muy diferente, con la ventaja de que, al estar el globo elevado sobre el suelo, si hay alguna pérdida el hidrógeno (que es muy ligero) subirá y se disipará en la atmósfera rápidamente, reduciendo muchísimo el peligro.

Además ya de la enorme ventaja de producir hidrógeno, básicamente, con energía solar “biológica”, este sistema lo produce en el lugar de consumo: no hay grandes centrales que producen miles de toneladas que luego son transportadas por camiones, ni nada parecido. La eliminación de toda esa logística es enormemente eficaz tanto energética como económicamente (y no nos engañemos, es muy difícil que estas cosas prosperen sin que sean económicamente viables).

Es cierto que recibimos regularmente ideas relacionadas con este asunto que acaban siendo humo, pero la verdad es que parece bastante sólida, igual que la de las láminas solares “impresas” de las que hablamos hace un par de días; eso sí, habrá que esperar unos años para ver si se pone en práctica. Tal vez tengamos que viajar a Reykjavík al principio para ver estos globos, pero bueno.

Para saber más: Noticia en Inhabitat.

Energía, Tecnología

20 comentarios

De: meneame.net
2007-11-27 12:26:52

Gasolineras de algas

Concurso público organizado por el ayuntamiento de Reykjavík para desarrollar una de las áreas de la ciudad. ¿La idea de 20/2 Collaborative? Piscinas de algas que producen hidrógeno molecular, que es recogido y almacenado en grandes globos sobre e...


De: TheCat
2007-11-27 12:49:20

Una idea muy interesante.
Me pregunto si rendiría lo suficiente para la demanda de combustible que tenemos actualmente con una superficie razonable.


De: Alejandro Rivero
2007-11-27 13:05:19

La cantidad de sol que deben tener al año en Reykjavík


De: oriol18
2007-11-27 14:17:17

¿Pero el hidrógeno no racciona al contacto con el oxígeno?
En el caso de ser así, una simple fuga haría que explotara.


De: Pedro
2007-11-27 17:44:03

TheCat,

No lo creo - al menos, no como solución única. Una piscina de 10 metros de radio es una señora piscina.. Lo que sí sería interesante es, por ejemplo, construir las nuevas urbanizaciones con cosas así en los tejados, que alimentasen a los garajes, para que la gente que viviese allí no consumiera gasolina.

Alejandro,

No sé bien a qué se refiere tu comentario, de modo que no sé qué decir. Es evidente que Islandia no es el lugar idóneo para aprovechar la energía solar, pero también es cierto que con unos simples 500 w/m^2 puede producirse una cantidad de hidrógeno considerable si la eficacia es alta.

oriol,

No, el hidrógeno no reacciona con el oxígeno si no hay una llama o chispa. Una fuga no haría nada más que perder el hidrógeno, que ascendería por su baja densidad.

¡Gracias por los comentarios!


De: Alejandro Rivero
2007-11-27 18:00:38

Pedro, efectivamente a eso me referia, que 500 w/m^2 parece como demasiado para lo que es Islandia. Por otro blog apuntan que en quizas podria ser algo mixto, geotermico mas solar. La eficiencia es dificil predecirla, porque no se ve un ciclo termico explicito, de esos de fuente fria y caliente (en esos casos, como una central termica, los watt se reducen en un factor que depende el cuadrado del cociente de temperaturas; mucha gente hace trampa y calcula julios extraibles "cuasiestaticamente").

Yo siempre he pensado que esas cosas de algas son mas viables en Iraq, si necesitas agua dulce, o en cualquier pais del Magreb si solo necesitas agua salada. Lo curioso aqui es que hacen hidrogeno puro en vez de alcohol; pero eso lo hace incluso mas viable ideologicamente.


De: Loly
2007-11-27 20:22:23

Un nuevo método convierte materia orgánica en hidrógeno
Podría facilitar la producción de hidrógeno a partir de biomasa a escala industrial

Ingenieros de la universidad norteamericana de Penn State han ideado un sistema para generar hidrógeno a partir de materia orgánica. Para ello, han comprobado que una pila de combustible basada en microorganismos puede convertir la celulosa y otros materiales biodegradables directamente en hidrógeno. El rendimiento conseguido con esta nueva forma de extraer hidrógeno a partir de microbios es muy alto (entre un 91% y un 68%). Según sus creadores, esta técnica abriría la posibilidad de producir hidrógeno a partir de biomasa a escala industrial.
Ingenieros de la universidad norteamericana de Penn State han creado un sistema capaz de generar hidrógeno de una manera sencilla y muy eficiente a partir de materia orgánica. Esta investigación ha sido publicada en la revista Proceedings of Natioanal Academy of Sciences.

Grupos de investigadores de todo el mundo llevan años “corriendo” para dar con energías renovables, fáciles de generar y que sean eficientes en dicho proceso. El etanol está en el punto de mira para convertirse en una fuente de energía que reúna esas características. Sin embargó, económicamente extraer etanol de la celulosa (lo más común) dista 10 años de ser rentable económicamente. "Primero es necesario partir la celulosa en azúcares y después una bacteria puede convertir esos azúcares en etanol”, comenta Bruce E. Logan, que es profesor de ingeniería medioambiental en la Universidad Penn State, en un comunicado de la citada universidad.

Para seguir leyendo...
http://www.tendencias21.net/Un-nuevo-metodo-convierte-materia-organica-en-hidrogeno_a1933.html?PHPSESSID=26011414321f358da23acf685d06a8f1

:)


De: Gasolineras de hidrógeno a base de algas
2007-11-27 23:39:24

[...] | Barrapunto Más información | El Tamiz Página del proyecto | 20/2 Collaborative Enviar a: Iconos de marcadores [...]


De: Juan
2007-11-28 12:11:56

¿Un rayo podría reventar uno de esos globos ó sería fácil transformarlos en Jaulas de Faraday?

¿Consume agua al producir el hidrógeno?


De: Pedro
2007-11-28 18:03:09

Juan,

Con hacer que una de las capas de la cubierta del globo sea una malla metálica, listo. No es problema. El agua no sale del recipiente y éste es hermético, de modo que (aunque no se dice explícitamente) no creo que consuma agua, pues es un ciclo cerrado.


De: joel
2007-11-29 13:41:24

Como no estoy puesto en el tema, tengo un par de dudas:


"una piscina de unos diez metros de diámetro podría producir suficiente hidrógeno para alcanzar el consumo semanal de una docena de coches"



  1. ¿Se trata de coches que utilizan hidrógeno como combustible?


  2. en caso afirmativo: ¿El hidrogeno no es muy inflamable como para llevarlo en el coche?


Los globos aerostáticos dejaron de usar helio por eso, ¿no?

También he oido que antiguamente había coches que iban con bombonas de butano, pero que no prosperaron por lo peligroso que era.

(Claro que llevar el depósito lleno de gasolina, si no fuera porque estamos acostumbrados, sería preocupante).


De: joel
2007-11-29 13:48:22


Los globos aerostáticos dejaron de usar helio por eso, ¿no?


Antes de que nadie me corrija:

Perdon, quise decir que cambiaron el
hidrógeno por el helio.


De: Pedro
2007-11-29 17:45:54

joel,

Los taxis han llevado bombonas de butano durante muchísimos años. El hecho de llevar algo combustible en el coche no es nada preocupante - el hidrógeno no es más peligroso que la gasolina. Como dices, es simplemente que estamos acostumbrados :)

Los coches que se alimentarían de esto serían, en efecto, de hidrógeno, o bien quemándolo de forma normal o bien mediante una célula de combustible.


De: Rober
2007-12-01 13:04:35

Pedro: si no consume agua ... ¿de dónde sale el hidrógeno?


De: Pedro
2007-12-01 18:15:27

Rober,

Tienes toda la razón -- estaba pensando en el ciclo de vida de las propias algas, pero el recipiente, como dices, no está cerrado, sale hidrógeno de él. De modo que, efectivamente, debe consumir agua y (me imagino) sacar oxígeno por algún lado (el que sobra una vez desprendido hidrógeno). Qué zoquete soy :)


De: Guepard
2007-12-01 23:30:15

¿Y que pasa si le meto un petardo al globito? ¡¡¡Hará BUM!!! ¿Existe algún motivo por el cual no deba paracernos peligroso? (No se si lo metieran dentro de una estructura o algo...)

Por cierto Alejandro Rivero, tu dando ideas de darle esto a los árabes, porfin lograremos quitarles la influencia económica y tu ahora quieres que le montemos piscinitas... XD

Y si no es suficientes al menos reducirán el consumo de CO2 producido por las centrales eléctricas que son necesarias para arrancar el hidrógeno al oxígeno. Poco a poco, mientras se reduzca no hay problema.


De: Pablo
2008-03-22 04:52:12

"Los taxis han llevado bombonas de butano durante muchísimos años. El hecho de llevar algo combustible en el coche no es nada preocupante - el hidrógeno no es más peligroso que la gasolina. Como dices, es simplemente que estamos acostumbrados"

Actualemente hay vehículos que usan como combustible GNC (gas natural comprimido). Ya en las estaciones de carga se toma alguna que otra medida de seguridad adicional (por ejemplo, no debe quedar nadie encima del coche durante la carga). Oí de casos de explosiones por haberse hecho adaptaciones chapuceras en autos para instalar depósitos de este gas.


De: morti
2008-03-22 12:06:24

A propósito sobre la seguridad del hidrógeno, vi un reportaje hace tiempo sobre energías alternativas y tal (Siento no recordar el nombre), que concluían en que el hidrógeno bien manejado puede ser más seguro que la gasolina en uso para locomoción. En caso de una fuga cómo es más ligero que el aire subiría, mientras que la gasolina se acumularían bajo el vehículo. De hecho, mostraron experimentos provocando grietas en los tanques y prendiéndolas, y no se producián explosiones, sólo llamas, ya que dentro de los tanque sólo hay hidrógeno y por tanto sólo puede ir ardiendo lo que va saliendo. Y para que haya una explosión tiene que acumularse primero suficiente y mezclase con el oxígeno del aire.

Además, en caso de explosión, el hidrógeno arde muy violentamente y desaparece, mientras que la gasolina se esparce, se pega y sigue ardiendo y fluyendo. Gran parte de la mala fama del hidrógeno es por lo ocurrido con el dirigible Hindenburg, aunque hay investigaciones que apuntan a que el problema fue del recubrimiento metálico más que del hidrógeno.

Imaginad que fuera al revés, que lleváramos más de 100 años movidos por vehículos a base de hidrógeno a presión, y hubieran habido los mismos accidentes que hasta ahora. Y pareciera que el futuro es ir con 40 litros de líquido extremadamente inflamáble debajo del asiento. Seguro que también recelariamos un poco.

Saludos


De: Camilo Mora
2008-05-31 03:34:56

me gustaria saber que tipo de motores funcionan con hidrogeno


De: Cavaliery
2014-05-09 18:44

En algo se ha avanzado: http://archinect.com/news/article/98218917/the-urban-algae-canopy-shows-the-power-of-algaetecture-for-milan-expo-2015

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