El agua, fuente de energía limpia del futuro

l agua, cuya energía ha acompañado a la humanidad durante toda su historia. Y lo seguirá haciendo porque el líquido elemento parece contener el secreto de la sostenibilidad del futuro.

La energía del agua ha acompañado a la humanidad en sus grandes progresos a lo largo de la historia. La rueda hidráulica, una invención de hace 5.000 años, utilizada posteriormente con maestría por los romanos, permitió durante siglos aprovechar la energía motriz del líquido elemento para un sinfín de aplicaciones. Desde establecer sistemas de regadío para la agricultura, hasta moler trigo, triturar minerales o hacer papel, la fuerza del agua ha impulsado siempre al ser humano a avanzar.

A finales del siglo XIX, con la Revolución Industrial demandando una energía que solo el carbón no podía cubrir, el agua comenzó a utilizarse para generar energía eléctrica gracias a los progresos efectuados en las turbinas hidráulicas.

En 1880 se puso en marcha la primera central hidroeléctrica en Northumberland (Reino Unido) y un año después empezó a aprovecharse la energía procedente de las cataratas del Niágara en Norteamérica para alimentar el alumbrado público. Al concluir la década ya existían más de 200 centrales tan solo en Estados Unidos y Canadá.

Hoy en día, el agua es la mayor fuente de energía renovable del mundo. Según un informe de la Asociación Internacional de Hidroelectricidad, en 2018 se alcanzó un récord de generación global de 4.200 teravatios hora (TWh) y la capacidad de energía instalada en todo el mundo aumentó a 1.292 GW, con China a la cabeza (352 GW).

Dentro de las energías renovables explotadas en España, la energía hidroeléctrica es la tecnología más consolidada y con mayor grado de madurez en el país, gracias al aprovechamiento de la orografía y a la existencia de numerosas presas. Según un informe de Red Eléctrica Española, la hidroeléctrica supone la cuarta fuente de generación en el país, la segunda renovable tras la eólica, y supone un 13,8% del global de energía generada.

Innovación continua 

Pero el agua todavía tiene mucho que decir en materia de generación de energía. Muchas tecnologías experimentales demuestran que el líquido elemento puede ser la respuesta a la obtención de una electricidad limpia que marque un futuro sostenible para el planeta.

Técnicas más desarrolladas como la energía mareomotriz, que aprovecha el movimiento de las mareas y las olas, o proyectos aún en la teoría, como la utilización de la energía de los rayos que produce el agua durante las tormentas, dejan claro que aún hay mucha energía acuática que podemos aprovechar. Sobre esta última, sólo decir que un rayo podría generar la energía suficiente para abastecer una vivienda durante varios meses.

Dos campos tecnológicos que no dejan de avanzar y a los que se les augura un futuro prometedor son la ósmosis y la electrólisis.

La primera, conocida como ‘energía azul’, aprovecha la energía generada al encontrarse una masa de agua dulce con una de agua salada, como ocurre en los estuarios de los ríos.  La ósmosis es un proceso natural mediante el cual las moléculas migran de una solución concentrada a una más diluida, generando energía al equilibrarse las concentraciones. Una membrana y un catalizador colocados en el agua pueden aprovechar la electricidad liberada por las partículas que se mueven de un lado a otro.

Los trabajos científicos en el campo de la ósmosis se están centrando en perfeccionar las membranas de intercambio con resultados cada vez más prometedores. En este sentido, se acaba de publicar un trabajo de químicos de la Universidad de Leiden (Países Bajos) que han desarrollado un nuevo tejido que puede producir cien veces más energía que las membranas hasta ahora reseñadas en la literatura científica.

La particularidad de esta nueva membrana es su espesor de tan solo dos nanómetros y su alta porosidad. Este descubrimiento además de abrir nuevas posibilidades para la generación de energía a partir del agua, también tendrá aplicaciones en las técnicas de desalinización y la construcción de celdas de combustible mucho más eficientes.

Por su parte, la electrólisis es la división de moléculas de H2O en oxígeno e hidrógeno para almacenar este último como combustible. La mayor parte de la división del agua en la actualidad se lleva a cabo utilizando un equipo electrolizador iónico muy costoso que requiere catalizadores de metales preciosos como platino e iridio, así como placas de metal resistentes a la corrosión hechas de titanio, ya que el proceso se realiza en condiciones muy ácidas. El procedimiento consigue una alta tasa de producción de hidrógeno.

Pero el alto coste de esta técnica puede haber llegado a su fin. Investigadores del Laboratorio Nacional de Los Álamos y la Universidad Estatal de Washington (Estados Unidos) han realizado recientemente un gran avance en la materia: han conseguido dividir el agua en condiciones alcalinas o básicas con un electrolizador aniónico y que no necesita un catalizador a base de metales preciosos. La tasa de producción de hidrógeno es diez veces superior a la de electrolizadores aniónicos que existían hasta el momento y es similar a la producción de hidrógeno a través de catalizadores iónicos, pero claro, de una manera mucho menos costosa.

Se espera que el mercado global de generación de hidrógeno alcance los 200 mil millones de dólares para 2023. La gran eficiencia de la transformación de la energía química de este gas en energía eléctrica y su alta capacidad como combustible para vehículos de todo tipo, incluidos los espaciales, lo convierten sin duda en una fuente de energía vital para las sociedades del futuro.

Y cada día, científicos de todo el mundo seguirán estudiando la potencialidad del agua como fuente de energía limpia y avanzando en nuevas tecnologías que, aunque hoy puedan parecer ciencia ficción, sin duda están cada vez más cerca.

El Ágora