Australia quiere jugar fuerte en la carrera del hidrógeno verde. Un equipo de la Universidad de Sídney acaba de demostrar en laboratorio que es posible producir hidrógeno limpio directamente a partir de agua de mar usando un metal líquido, el galio, y únicamente luz, sin necesidad de agua purificada ni grandes consumos eléctricos. El trabajo se ha publicado en la revista científica Nature Communications y apunta a una vía alternativa a la electrólisis convencional.
En un momento en el que casi todo el mundo habla del “combustible del futuro”, la pregunta es obvia. ¿Qué tiene de especial este experimento para que tantos investigadores levanten la ceja?
El problema de fondo: mucho hidrógeno “limpio” pero poca agua limpia
El hidrógeno ya se usa en refinerías, fertilizantes o industria pesada, pero más del 95 % se produce aún a partir de gas fósil, con grandes emisiones de CO₂ asociadas. El llamado hidrógeno verde se obtiene dividiendo moléculas de agua con electricidad procedente de renovables, pero esa opción tiene dos peajes importantes: necesita agua muy purificada y grandes cantidades de energía eléctrica.
En la práctica, esto significa competir con el consumo humano y agrícola en zonas donde el agua dulce ya escasea y encarecer aún más un producto que hoy sigue siendo caro. Para que el hidrógeno verde sea una alternativa real, muchos expertos insisten en abaratar el proceso y dejar de depender tanto del agua dulce. Ahí es donde entra el nuevo método australiano.
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Cómo funciona el galio líquido bajo la luz
El corazón del sistema es el galio, un metal con un punto de fusión muy bajo (alrededor de 29,8 °C) que se vuelve líquido apenas por encima de la temperatura ambiente. En el experimento, los investigadores dispersan pequeñas gotas de galio líquido en agua, ya sea dulce o de mar, y las exponen a luz solar o a luz artificial que imita al sol.
Cuando la luz incide sobre esas gotas, las calienta y rompe la fina capa de óxido que recubre el metal. Eso permite que el agua entre en contacto directo con la superficie del galio. En esa interfaz se produce una reacción química que transforma el galio en oxihidróxido de galio (GaOOH) y libera burbujas de hidrógeno. El proceso se mantiene por debajo del punto de ebullición del agua, no genera oxígeno al mismo tiempo y evita así mezclas explosivas dentro del reactor.
Según el autor principal, Luis G. B. Campos, “ahora tenemos una forma de extraer hidrógeno sostenible utilizando agua de mar, que es fácilmente accesible, y basándonos únicamente en la luz para producir hidrógeno verde”.
El equipo probó el sistema tanto con agua desionizada como con agua de mar recogida cerca de la costa. En esta última, la reacción alcanzó alrededor del 98 % del hidrógeno teórico posible en unas tres horas, sin necesidad de desalación previa y sin que las sales marinas bloquearan de forma permanente la reacción.
Un ciclo “circular” y una eficiencia que ya compite
El galio no se pierde para siempre en el proceso. Tras la reacción, lo que queda es ese oxihidróxido de galio, que puede reducirse de nuevo a galio metálico mediante una etapa electroquímica en agua, con equipos similares a los de una electrólisis convencional pero a condiciones relativamente suaves.
Según el codirector del proyecto, Francois-Marie Allioux, esta tecnología podría reforzar la posición de Australia en una futura economía global del hidrógeno. El equipo trabaja ahora en aumentar la eficiencia y en el diseño de un reactor de escala intermedia para evaluar su rendimiento en condiciones reales.
El equipo, codirigido por Francois-Marie Allioux y Kourosh Kalantar-Zadeh, calcula que por cada kilogramo de galio es posible generar unos 43 gramos de hidrógeno, con un contenido energético de 1,44 kWh. La energía necesaria para “recargar” ese kilogramo de galio ronda los 2,5 kWh, lo que se traduce en una eficiencia energética de ida y vuelta de aproximadamente el 57,6 % si se considera la luz solar como recurso gratuito.
Sumando la parte fototérmica y la etapa de regeneración del metal, la eficiencia circular global del sistema se sitúa en torno al 12,9 %. Para una primera prueba de concepto, los investigadores la consideran “altamente competitiva” y recuerdan que las primeras células solares de silicio apenas alcanzaban el 6 % de eficiencia en los años cincuenta.
Dicho de forma sencilla, no estamos ante un invento perfecto, pero sí ante un punto de partida que entra ya en la liga de las tecnologías que algún día podrían salir del laboratorio.
La clave del agua de mar y el papel de Australia
Que el sistema funcione igual de bien con agua de mar que con agua dulce no es un detalle técnico sin más. Es lo que puede marcar la diferencia en países áridos o regiones costeras donde cada litro de agua dulce cuenta. Al no requerir membranas ni electrolizadores complejos, el proceso evita algunos de los problemas habituales en instalaciones de electrólisis con agua salada, como la corrosión o la formación de cloro.
Para un país como Australia, con planes ambiciosos de exportar hidrógeno verde y grandes puertos industriales cerca de la costa, una tecnología capaz de trabajar directamente con agua de mar y luz podría encajar en futuros “valles del hidrógeno”. Eso sí, siempre que se demuestre que puede escalarse, abaratarse y operar de forma estable durante años.
¿Y ahora qué falta? Escala, costes y materias primas
Hoy por hoy, todo se ha probado en reactores de laboratorio, con unos pocos gramos de galio y condiciones de iluminación controladas, a veces con luz concentrada más intensa que la del sol del mediodía. Falta por ver cómo se comporta esta química en equipos más grandes, al aire libre y con variaciones reales de temperatura y radiación solar.
También está la cuestión del propio galio. Aunque es menos tóxico que otros metales como el mercurio y se puede reciclar dentro del proceso, no es un material baratísimo ni ilimitado, de modo que su papel lógico sería el de “catalizador circular” que se reutiliza una y otra vez, no el de consumible masivo.
Mientras tanto, el grupo ya trabaja en mejorar la eficiencia y en diseñar un reactor de escala intermedia que permita comprobar si esta promesa de hidrógeno directo del mar aguanta fuera del laboratorio y, algún día, puede ayudar a rebajar de verdad la factura energética y las emisiones de CO₂.
El estudio completo se ha publicado Nature Communications.
