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Qué es la electrólisis y por qué es clave en la transición verde

David Villarreal | @davidvillarreal | 10 May 2022
Electrolisis Combustible Sintetico Neutral Haru Oni
Electrolisis Combustible Sintetico Neutral Haru Oni

La electrólisis es el proceso por el cual, y mediante la electricidad, se separan los elementos de un compuesto. La electrólisis es fundamental y está presente en el funcionamiento de las celdas electroquímicas de las cuales se compone una batería.

Pero también está presente en el desarrollo de toda una serie de tecnologías "verdes" que están investigándose para abordar la transición energética y la descarbonización, como son los combustibles sintéticos neutrales, o la producción de hidrógeno verde.

La apuesta por la transición energética y la descarbonización de la economía está propiciando el desarrollo de un abanico de tecnologías que pretenden, en algunos casos, salvar y, en otros muchos, prescindir y sustituir al diésel y la gasolina y la combustión interna. El coche eléctrico de baterías, la pila de combustible, los combustibles sintéticos neutrales, la industria del hidrógeno. Todos ellos no se comprenderían sin un proceso clave, que cualquiera podemos experimentar en casa, con una pila y un vaso de agua. Y ese proceso se llama electrólisis.

La electrólisis permite separar los elementos de un compuesto mediante la aplicación de una corriente eléctrica
Planta de producción de hidrógeno mediante electrólisis.

Qué es la electrólisis del agua

La electrólisis del agua permite separar el oxígeno y el hidrógeno presentes en el líquido elemento mediante la aplicación de una corriente eléctrica. Si el agua no está destilada, el proceso también conlleva la separación de otros elementos, metales, sales y minerales.

La electrólisis del agua es también uno de los experimentos más sencillos que podemos llevar a cabo en nuestra propia casa y que, con total seguridad, habremos realizado cuando éramos pequeños, puesto que se puede llevar a cabo con seguridad empleando compuestos y materiales que están disponibles en cualquier hogar. Al introducir en el agua dos electrodos - por supuesto separados entre sí - conectados a la batería, el agua comenzará a descomponerse en hidrógeno y oxígeno, así como otros elementos, sales y minerales, sobre todo si sustituimos el agua por una solución salina, diluyendo en agua sal común o bicarbonato de sodio.

Más allá de experimentos sencillos, la electrólisis del agua es y será clave para tecnologías tan prometedoras como los combustibles sintéticos neutrales y la producción de hidrógeno verde (o renovable).

La electrólisis es el proceso por el cual al aplicar una corriente eléctrica al agua se obtiene hidrógeno y oxígeno
Proceso de producción de hidrógeno de origen renovable.

Aplicaciones de la electrólisis

Las aplicaciones industriales de la electrólisis son múltiples y variadas:

  • Está presente en la electrometalurgia, en la producción de aluminio, litio, sodio, calcio, magnesio, potasio y cobre.
  • La producción de ácido clorhídrico, clorato de sodio, clorato de potasio, hidróxido de sodio.
  • Sobre una solución salina permite obtener hipoclorito - lejía.
  • La anodización, para proteger metales de la corrosión
  • Producción de hidrógeno.
  • Producción de otros combustibles sintéticos.
La electrólisis es un proceso fundamental en industrias químicas y metalúrgicas
Planta de producción de hidrógeno por electrólisis y energía eólica.

La electrólisis para la producción de hidrógeno

El hidrógeno es clave para el proceso de descarbonización de la economía. El hidrógeno se antoja como una solución excelente para almacenar, transportar y, posteriormente, obtener energía. En el futuro, conduciremos vehículos eléctricos de baterías, pero también alimentados por hidrógeno. De hecho, la Unión Europea exigirá surtidores de hidrógeno cada 150 kilómetros. La industria del automóvil ya está desarrollando, e incluso comercializando, vehículos que funcionan con hidrógeno, ya sea empleándolo como combustible, o mediante pila de combustible - que transforma el hidrógeno en energía eléctrica para alimentar un motor eléctrico.

Existen diferentes técnicas para obtener hidrógeno, pero una de las más interesantes, por permitir la producción de hidrógeno verde o renovable - sin generar CO2 directa o indirectamente y empleando energía renovable - es la que se basa en la electrólisis. Mediante la aplicación de una energía eléctrica sobre el agua, se separa la molécula en hidrógeno y oxígeno.

En estos momentos se están desarrollando diferentes tecnologías para la producción de hidrógeno renovable a nivel industrial, que no solo servirá para alimentar automóviles y otros vehículos, sino también para descarbonizar sectores en los que la electrificación presenta grandes retos, o no es viable, como el transporte marítimo y aéreo, e incluso para crear combustible para cohetes para la investigación espacial y el lanzamiento de satélites.

La electrólisis es el proceso más habitual en la producción de hidrógeno verde o renovable

La electrólisis en la producción de combustibles neutrales

Los combustibles sintéticos neutrales proponen una solución para la combustión interna en la que las emisiones de CO2 producidas en la combustión han sido neutralizadas, en tanto el combustible ha sido producido evitando una cantidad equivalente de CO2 o incluso captando una cantidad equivalente de CO2 del aire.

La producción de combustibles neutrales, mediante electrólisis del agua, captación de CO2, y otras técnicas y procesos, es relativamente sencilla. Pero también supone grandes retos para alcanzar producciones a nivel industrial y conseguir que sea viable, frente al empleo de combustibles de origen fósil, que salvando la ingeniería que requieren para su extracción, procesamiento y refinamiento, se obtienen directamente perforando la superficie terrestre.

Se están desarrollando diferentes proyectos que emplean la electrólisis para producir combustibles sintéticos, captando CO2 del aire e hidrógeno y oxígeno del agua
Airbus ya emplea combustibles de aviación sostenibles, que pueden producirse mediante electrólisis, en aviones como el Airbus Beluga.

La captación de CO2 permite obtener el carbono necesario para formar metano (CH4) y etanol (C2H6O). Mientras que la electrólisis del agua permite capturar hidrógeno, para producir hidrocarburos.

Fabricantes de coches y empresas de la industria de los hidrocarburos llevan años investigando soluciones de captación de CO2 del aire mediante microorganismos y sistemas de filtrado y obteniendo el hidrógeno y el oxígeno para producir el hidrocarburo mediante electrólisis, empleando un compuesto tan accesible y virtualmente infinito como es el agua y energía renovable, procedente de plantas eólicas, solares, o incluso hidroeléctricas.

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