Los ingenieros del MIT han desarrollado un nuevo proceso a base de aluminio para producir gas de hidrógeno, que están probando en una variedad de aplicaciones, incluido un vehículo eléctrico con aluminio, en la foto aquí. Crédito: Instituto de Tecnología de Massachusetts
El hidrógeno tiene el potencial de ser un combustible amigable con el clima, ya que no libera dióxido de carbono cuando se usa como fuente de energía. Actualmente, sin embargo, la mayoría de los métodos para producir hidrógeno involucran combustibles fósiles, lo que hace que el hidrógeno sea menos de un combustible “verde” durante todo su ciclo de vida.
Un nuevo proceso desarrollado por los ingenieros del MIT podría reducir significativamente la huella de carbono asociada con la fabricación de hidrógeno.
El año pasado, el equipo informó que podían producir gas de hidrógeno combinando agua de mar, latas de refrescos recicladas y cafeína. La pregunta entonces era si el proceso de benchtop podría aplicarse a escala industrial y a qué costo ambiental.
Ahora, los investigadores han llevado a cabo una evaluación del ciclo de vida de “cuna a graves”, teniendo en cuenta cada paso del proceso a escala industrial. Por ejemplo, el equipo calculó las emisiones de carbono asociadas con la adquisición y el procesamiento de aluminio, reaccionándolo con agua de mar para producir hidrógeno y transportar el combustible a las estaciones de servicio, donde los conductores podrían aprovechar los tanques de hidrógeno para alimentar motores o carsados de combustible. Descubrieron que, de extremo a extremo, el nuevo proceso podría generar una fracción de las emisiones de carbono asociadas con la producción de hidrógeno convencional.
En un estudio publicado hoy en Cell Reports Sostenity, el equipo informa que por cada kilogramo de hidrógeno producido, el proceso generaría 1,45 kilogramos de dióxido de carbono durante todo su ciclo de vida. En comparación, los procesos basados en combustibles fósiles emiten 11 kilogramos de dióxido de carbono por kilogramo de hidrógeno generado.
La huella baja en carbono está a la par con otras tecnologías propuestas de “hidrógeno verde”, como las alimentadas por la energía solar y eólica.
“Estamos en el estadio de hidrógeno verde”, dice el autor principal Aly Kombargi Ph.D. ’25, quien se graduó esta primavera del MIT con un doctorado en ingeniería mecánica. “Este trabajo destaca el potencial del aluminio como una fuente de energía limpia y ofrece una vía escalable para el despliegue de hidrógeno de baja emisión en los sistemas de transporte y energía remota”.
Los coautores del MIT del estudio son Brooke Bao, Enoch Ellis y profesor de ingeniería mecánica Douglas Hart.
Burbuja
Dejar caer una lata de aluminio en agua normalmente no causará una gran reacción química. Esto se debe a que cuando el aluminio está expuesto al oxígeno, instantáneamente forma una capa similar a un escudo. Sin esta capa, el aluminio existe en su forma pura y puede reaccionar fácilmente cuando se mezcla con agua. La reacción que ocurre implica átomos de aluminio que rompen eficientemente las moléculas de agua, produciendo óxido de aluminio e hidrógeno puro. Y no se necesita gran parte del metal para burbujear una cantidad significativa del gas.
“Uno de los principales beneficios del uso de aluminio es la densidad de energía por unidad de volumen”, dice Kombargi. “Con una cantidad muy pequeña de combustible de aluminio, puede suministrar gran parte de la energía para un vehículo alimentado por hidrógeno”.
El año pasado, él y Hart desarrollaron una receta para la producción de hidrógeno a base de aluminio. Descubrieron que podían perforar el escudo natural de aluminio tratándolo con una pequeña cantidad de galio-Indium, que es una aleación de metal raro que frota efectivamente el aluminio en su forma pura.
Resumen gráfico. Crédito: Sostenibilidad de informes celulares (2025). Doi: 10.1016/j.crsus.2025.100407
Luego, los investigadores mezclaron gránulos de aluminio puro con agua de mar y observaron que la reacción produjo hidrógeno puro. Además, la sal en el agua ayudó a precipitar Gallium-Indium, que el equipo podría recuperarse posteriormente y reutilizar para generar más hidrógeno, en un ciclo sostenible de ahorro de costos.
“Estábamos explicando la ciencia de este proceso en conferencias, y las preguntas que obtendríamos eran:” ¿Cuánto cuesta esto? ” Y, ‘¿Cuál es su huella de carbono?’ “, Dice Kombargi. “Así que queríamos ver el proceso de manera integral”.
Un ciclo sostenible
Para su nuevo estudio, Kombargi y sus colegas llevaron a cabo una evaluación del ciclo de vida para estimar el impacto ambiental de la producción de hidrógeno a base de aluminio, en cada paso del proceso, desde obtener el aluminio hasta el transporte del hidrógeno después de la producción. Se propusieron calcular la cantidad de carbono asociado con la generación de 1 kilogramo de hidrógeno, una cantidad que eligieron como una ilustración práctica a nivel de consumidor.
“Con un automóvil de celda de combustible de hidrógeno que usa 1 kilogramo de hidrógeno, puede ir entre 60 y 100 kilómetros, dependiendo de la eficiencia de la celda de combustible”, señala Kombargi.
Realizaron el análisis utilizando Earthster, una herramienta de evaluación del ciclo de vida en línea que extrae datos de un gran depósito de productos y procesos y sus emisiones de carbono asociadas. El equipo consideró una serie de escenarios para producir hidrógeno usando aluminio, desde comenzar con aluminio “primario” extraído de la Tierra, versus aluminio “secundario” que se recicla de latas de soda y otros productos, y utilizando varios métodos para transportar el aluminio y el hidrógeno.
Después de ejecutar evaluaciones del ciclo de vida durante una docena de escenarios, el equipo identificó un escenario con la huella de carbono más baja. Este escenario se centra en el aluminio reciclado, una fuente que ahorra una cantidad significativa de emisiones en comparación con el aluminio minero y el agua de mar, un recurso natural que también ahorra dinero al recuperar el indocio de galio.
Descubrieron que este escenario, de principio a fin, generaría aproximadamente 1.45 kilogramos de dióxido de carbono por cada kilogramo de hidrógeno producido. El costo del combustible producido, calcularon, sería de aproximadamente $ 9 por kilogramo, que es comparable al precio del hidrógeno que se generaría con otras tecnologías verdes como la energía eólica y solar.
Los investigadores imaginan que si el proceso bajo en carbono se elevara a una escala comercial, se vería algo así: la cadena de producción comenzaría con aluminio desencadenado de un centro de reciclaje. El aluminio se destrozaría en gránulos y se tratará con galio-Indium. Luego, los conductores podrían transportar los gránulos pretratados como “combustible” de aluminio, en lugar de transportar directamente el hidrógeno, que es potencialmente volátil.
Los gránulos se transportarían a una estación de combustible que idealmente se situaría cerca de una fuente de agua de mar, que luego podría mezclarse con el aluminio, a pedido, para producir hidrógeno. Un consumidor podría bombear directamente el gas a un automóvil con un motor de combustión interna o una celda de combustible.
Todo el proceso produce un subproducto a base de aluminio, Boehmite, que es un mineral que se usa comúnmente en la fabricación de semiconductores, elementos electrónicos y una serie de productos industriales. Kombargi dice que si este subproducto se recuperara después de la producción de hidrógeno, podría venderse a los fabricantes, lo que reduce aún más el costo del proceso en su conjunto.
“Hay muchas cosas a considerar”, dice Kombargi. “Pero el proceso funciona, que es la parte más emocionante. Y mostramos que puede ser ambientalmente sostenible”.
El grupo continúa desarrollando el proceso. Recientemente diseñaron un pequeño reactor, aproximadamente del tamaño de una botella de agua, que toma gránulos de aluminio y agua de mar para generar hidrógeno, suficiente para alimentar una bicicleta eléctrica durante varias horas. Anteriormente demostraron que el proceso puede producir suficiente hidrógeno para alimentar un automóvil pequeño. El equipo también está explorando aplicaciones subacuáticas, y está diseñando un reactor de hidrógeno que absorbería el agua de mar circundante para alimentar un bote pequeño o un vehículo subacuático.
Más información: Aly Kombargi et al, Evaluación del ciclo de vida y análisis de costos de la producción de hidrógeno a través de reacciones de agua de aluminio, Cell Reports Sostenity (2025). Doi: 10.1016/j.crsus.2025.100407
Proporcionado por el Instituto de Tecnología de Massachusetts
Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/NewsOffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, la innovación y la enseñanza.
Cita: El estudio muestra que la fabricación de hidrógeno con latas de refrescos y el agua de mar es escalable y sostenible (2025, 3 de junio) recuperado el 3 de junio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-06-hydrogen-soda-cans-sea-seawater-scalable.html
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