Un equipo del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) ha diseñado una nueva membrana para separar gases que mejora de forma notable la purificación de hidrógeno. Según el CSIC, el rendimiento es casi diez veces superior al de otras membranas comerciales y el trabajo se ha publicado en Journal of Membrane Science.
La noticia no va solo de “hacerlo más rápido”. Purificar hidrógeno es un paso imprescindible en muchos procesos industriales y suele exigir energía y química auxiliar que luego hay que gestionar. Si ese filtro funciona mejor y se fabrica con menos disolventes peligrosos, el impacto se nota en costes, residuos y emisiones indirectas.
La membrana que han mejorado
El punto de partida son membranas comerciales basadas en polisulfona (un termoplástico muy usado) a las que el equipo ha añadido un material poroso. Esos microhuecos actúan como un colador a escala molecular, dejando pasar con más facilidad a las moléculas más pequeñas.
Como lo explica la investigadora Eva Maya, líder del trabajo, “aprovechamos esos poros, sus huecos, para discriminar entre las moléculas del gas, dejando que pasen las pequeñas”. La clave está en que esa mejora no se quede en una prueba puntual, la intención es que la membrana sea estable y útil en condiciones exigentes.
El CSIC subraya que el rendimiento conseguido es “casi 10 veces superior” frente a otras membranas comerciales empleadas para purificación de hidrógeno. Es el tipo de salto que despierta interés en sectores donde cada punto de eficiencia se traduce en menos consumo y menos complicaciones en planta.
Permeabilidad y selectividad
En membranas lo que manda es el equilibrio entre permeabilidad y selectividad, que en la práctica significa que el gas que te interesa cruce rápido sin que el resto se cuele. Suena fácil, pero mejorar una a veces empeora la otra.
En este caso, el equipo buscaba que la membrana aguantase la presión del hidrógeno y, a la vez, mantuviera un comportamiento elástico. “La membrana debe aguantar la presión del hidrógeno al tiempo que debe tener un cierto componente elástico. Además, necesitamos que sea capaz de separar gases a la vez que permita una permeabilidad alta, es decir, un gran paso del gas que buscamos, en este caso el hidrógeno”, explica Maya.
Luego llegan los números que ayudan a entender la magnitud del avance. “Hemos aumentado la permeabilidad al hidrógeno más de un 800 %, y además mejorado la capacidad selectiva de la membrana en torno a un 30 %”, destaca la investigadora. Dicho de forma sencilla, se trata de dejar pasar más hidrógeno sin perder capacidad de separación.
Mecanoquímica y menos residuos
Parte del interés está en cómo se fabrica el componente poroso que se incorpora a la membrana. El CSIC explica que se ha desarrollado con una técnica de síntesis llamada mecanoquímica, que consume menos energía y resulta más sostenible que enfoques más clásicos.
Para quien no viva entre matraces, esto se entiende rápido. “Hacemos en tres horas una síntesis que tradicionalmente dura tres días”, resalta Maya. Pasar de días a horas no es poca cosa en una industria donde el tiempo también se paga.
El equipo también pone el foco en un beneficio ambiental muy concreto. “Nuestro enfoque es muy atractivo en aplicaciones prácticas para la industria ya que reduce los tiempos de síntesis de los rellenos porosos y mitiga el uso de solventes tóxicos, lo que a su vez minimiza los desechos peligrosos”, concluye la investigadora. En un proceso industrial, eso puede significar menos residuos complicados de tratar y menos riesgo asociado a esos disolventes.
De laboratorio a industria
El CSIC señala un “gran potencial” para la industria petroquímica, que lleva años pidiendo procesos de separación más eficientes. No es raro, la demanda de hidrógeno puro crece porque sigue siendo una pieza importante en la industria y en el despliegue de nuevas tecnologías energéticas.
A escala global, la Agencia Internacional de la Energía recuerda que el hidrógeno se usa sobre todo en el refino de petróleo y en la producción química. Es decir, está metido de lleno en cadenas donde la eficiencia y la reducción de impactos se miden al detalle.
Ahora llega la parte que conviene tener en mente antes de celebrar nada. La propia nota del ICMM-CSIC advierte de que la escalabilidad del material aún está pendiente, así que el siguiente reto es comprobar cómo se comporta cuando salga del laboratorio y toque trabajar con operación continua, impurezas y cambios de presión. Ahí es donde se decide si una idea se convierte en tecnología.
Hidrógeno limpio y CO2
Una membrana mejor ayuda, pero no convierte por arte de magia el hidrógeno en “verde”. La huella climática depende, en gran medida, de cómo se produce ese hidrógeno y con qué energía se alimenta el sistema.
En Europa, el hidrógeno todavía tiene mucho de herencia fósil. La Comisión Europea recuerda que en 2022 representó menos del 2 % del consumo energético y que el 96 % se produjo a partir de gas natural, con emisiones de CO2 asociadas. Por eso la UE está empujando el hidrógeno renovable y, con REPowerEU, se marcó el objetivo indicativo de producir 10 millones de toneladas e importar otras 10 millones para 2030.
En el fondo, avances como este encajan porque atacan un problema muy concreto, hacer más eficiente un paso industrial que hoy consume recursos y genera residuos. La pregunta para el lector es otra, de dónde viene el hidrógeno que se está usando y qué se hace con las emisiones del proceso.
El estudio completo se ha publicado en Journal of Membrane Science.
