Australia lleva tiempo mirando al hidrógeno como una carta fuerte para descarbonizar industria y transporte. El problema es el de siempre, producirlo de forma limpia sin disparar el consumo eléctrico y sin tirar de agua dulce en un planeta cada vez más sediento.
Un equipo de la Universidad de Sídney ha presentado un método que apunta justo a esas dos paredes. Su propuesta usa galio en forma de microgotas y luz (solar o artificial) para generar hidrógeno a partir de agua dulce y agua de mar, y además plantea un ciclo circular para recuperar el metal, según un estudio publicado en Nature Communications.
Por qué mirar al mar
El océano cubre alrededor del 71% de la superficie de la Tierra y casi toda esa agua es salada. La parte de agua dulce disponible para beber, regar o abastecer ciudades es mucho menor de lo que solemos imaginar.
En la práctica, muchas rutas de hidrógeno verde dependen de agua muy limpia para no estropear equipos, así que el agua de mar suele traer problemas y costes extra. En este trabajo, los autores subrayan que su proceso se evaluó sin un paso previo de desalación, algo que en teoría podría simplificar instalaciones en zonas costeras.
Así funciona el truco del galio
El corazón del sistema es el galio, un metal que puede estar líquido cerca de la temperatura ambiente. En el experimento, los investigadores dispersan pequeñas gotas de galio en el agua y las iluminan, algo que calienta las gotas por efecto fototérmico. El autor principal lo resume así, “We now have a way of extracting sustainable hydrogen, using seawater, which is easily accessible while relying solely on light for green hydrogen production”, y la pregunta es inevitable, ¿qué significa esto en la práctica?
La luz también ayuda a romper la capa de óxido que normalmente “protege” al metal, y eso permite que el agua siga reaccionando en la superficie. La reacción libera hidrógeno y transforma el galio en un sólido llamado oxihidróxido de galio (GaOOH), que después puede reducirse de nuevo para recuperar el metal.
Los autores verifican que el gas obtenido es hidrógeno “puro” en sus análisis. Y prueban el proceso con agua salada y con agua de mar recogida cerca de la costa de Sídney (filtrada), alcanzando un 98,4% del rendimiento teórico en tres horas bajo las mismas condiciones de laboratorio (aunque la materia orgánica puede ralentizarlo al absorber o dispersar la luz).
El 12,9% de eficiencia con matices
El número que más se está repitiendo es ese 12,9%, pero conviene entender qué significa. La publicación habla de una “eficiencia circular” porque el proceso tiene dos pasos, la generación de hidrógeno por oxidación fototérmica del galio y la reducción electroquímica del GaOOH para volver a obtener galio metálico y cerrar el ciclo.
En sus cálculos usan una conversión fototérmica conservadora (22,5%) y una eficiencia de reducción electroquímica del 57,6%, y de ahí sale ese 12,9% global. También hay un detalle práctico, en las pruebas más intensas emplean una irradiancia de unos 600 mW/cm², equivalente a unas seis veces el “sol” estándar. En otras palabras, la luz importa mucho.
Para ponerlo en perspectiva, en una de las condiciones de máxima intensidad el sistema transformó 0,2 gramos de galio en GaOOH en 90 minutos y produjo alrededor de 96 mililitros de H2. Es una demostración de laboratorio, no un aparato listo para enchufar en casa.
Lo que falta para salir del laboratorio
La idea es prometedora, pero la lista de retos es larga, como suele ocurrir con cualquier salto de la ciencia al mercado. El propio equipo habla de desarrollar un reactor de tamaño medio para evaluar rendimiento y estabilidad de materiales en operación continua.
Luego está el coste y la disponibilidad del galio. Aunque aquí se plantea como un “portador” que se recupera y se reutiliza, la economía real dependerá de cuánta pérdida haya y de cuánta energía haga falta para regenerarlo de forma constante.
La parte circular también exige electricidad, porque la reducción del GaOOH se describe como electroquímica. Eso no invalida el enfoque, pero sí cambia el titular fácil de “solo con sol y agua”, ya que la regeneración debería hacerse con electricidad renovable si el objetivo es mantener bajas las emisiones.
Por qué esto importa para el CO2 y la movilidad
El interés por el hidrógeno no es casual. A día de hoy, la producción mundial sigue dominada por combustibles fósiles y las emisiones asociadas son enormes, con 97 millones de toneladas de hidrógeno producidas en 2023 y 920 millones de toneladas de CO2 emitidas ese mismo año, mientras que el hidrógeno de bajas emisiones fue menos del 1% del total, según la Agencia Internacional de la Energía.
Por eso cualquier tecnología que abarate o simplifique el hidrógeno verde tiene un hueco potencial, sobre todo en sectores donde electrificarlo todo es difícil. Hablamos de fertilizantes, química, acero, transporte pesado o combustibles derivados como el amoníaco para el sector marítimo, donde recortar humos y CO2 no es poca cosa. No es poca cosa.
El estudio ha sido publicado en Nature Communications.
