Un prototipo de estación de servicio en Las Vegas, NV. Crédito y copyright Fuel Cell Today.

Imagínese deteniéndose en una estación de servicio, introduciendo la pistola del surtidor de combustible en el depósito y que el combustible que fluye dentro de él es…hidrógeno. Es incoloro, inodoro y el residuo de la combustión del hidrógeno es vapor de agua, absorbida de forma rápida y segura por el medio ambiente. Una libra de hidrógeno proporciona tres veces más energía que una libra de gasolina. Y es el elemento más común en el Universo!. No es de extrañar que los científicos estén buscando la manera de hacer que el hidrógeno trabaje como un combustible práctico.

'Docenas de empresas, incluyendo a todos loa mayores fabricantes de automóviles, han diseñado motores que queman hidrógeno, que son muy parecidos a los motores de combustión interna que tenemos actualmente en los coches', dice Al Sacco, director del Centro de la NASA para el Procesamiento de Materiales Avanzados en Microgravedad (CAMMP) en la Universidad de Northeastern en Boston.| 'Las células de combustible -- otra posible fuente de energía para los coches-- también emplean hidrógeno. Para hacer que estas tecnologías funcionen en el mundo real, los científicos deben encontrar la manera de almacenar y transportar hidrógeno de forma segura y a un coste comparable al de la gasolina'.

No es fácil: el hidrógeno gaseoso es ligero y volátil. Las pequeñas moléculas de H2 pueden pasar a través de las fisuras y juntas -- y una vez libres se dispersan rápidamente. El hidrógeno se difunde a una velocidad cuatro veces mayor que el metano y diez veces mayor que los vapores de gasolina. Esto es importante para la seguridad porque una fuga se diluye rápidamente y puede parecer inocua. Esto es una preocupación para cualquiera que desee almacenar el gas.

El hidrógeno líquido es más compacto y fácil de contener, pero también puede resultar problemático. El hidrógeno se licua a una temperatura aproximada de 20º K (-253º C). Mantener un depósito de combustible de hidrógeno líquido requiere el apoyo de un potente sistema criogénico, que puede no ser práctico para vehículos de pasajeros. El hidrógeno líquido es lo suficientemente frío como para congelar el aire. Esto podría causar el taponado de las válvulas y un indeseado incremento de la presión. El material aislante para prevenir estos problemas se añade al peso del sistema de almacenamiento.

Los cristales de zeolita forman una cantidad de formas complejas que las hacen altamente absorbentes

¿Cómo podemos superar estos obstáculos?. Es fácil: poniendo piedras en el tanque de combustible.

Pero no piedras ordinarias. Zeolitas. Sacco explica: 'Las zeolitas son sustancias porosas y rocosas que actúan como esponjas moleculares. En su forma cristalina, las zeolitas están constituidas por una red de túneles y celdas interconectadas, de forma similar a un panal de miel'. Un tanque de combustible diseñado con tales cristales debe de ser capaz de atrapar y de retener el gas hidrógeno 'en un estado casi líquido, sin una potente criogenia'. Con el apoyo del programa de Desarrollo de Productos Espaciales de la NASA en el Centro Marshall para Vuelos Espaciales, Sacco y sus colegas del CAMMP están trabajando para hacer realidad los tanques de combustible de zeolita.

El nombre de zeolita procede de las palabras griegas 'zeo' (hervir) y 'litos' (piedra), literalmente significa 'las rocas que hierven'. Esto es debido a que las zeolitas liberan sus contenidos cuando son calentadas.

Sacco describió cómo un depósito de combustible de zeolitas de temperatura controlada podría funcionar: 'Añadiríamos algunos iones cargados negativamente a la zeolita. Esos iones actúan como tapones, justo como los tapones de un bote de tinta; bloquean los poros de la zeolita cristalina. Mediante el calentamiento del depósito --sólo ligeramente-- podemos hacer que los iones salgan de los poros. Llenamos la zeolita con hidrógeno, y disminuimos la temperatura al nivel normal, y los iones se deslizan a sus lugares, sellando las salidas'.

En la naturaleza se encuentran cerca de 50 tipos de zeolitas con diferentes composiciones químicas y estructuras cristalinas, y los químicos han aprendido a sintetizar muchas más. Cualquiera que tenga un gato ha visto alguna: actúan como absorbentes del olor en las cajas para gatos. 'Las zeolitas que tenemos ahora pueden almacenar una cierta cantidad de hidrógeno', señala Sacco. 'Pero no lo suficiente'.

¿Cuánto es suficiente?.

El depósito de combustible de un Chevy Camaro. A los fabricantes de automóviles les gustaría que los depósitos de hidrógeno fuesen aproximadamente del mismo tamaño y peso y almacenasen la misma cantidad de energía. Crédito y copyright de la imagen: CamaroMuscle.com.

Imagine esto: el depósito de combustible de su coche está diseñado con piedra porosa y cristalizada, y esa 'piedra' pesa 93 libras. Se detiene en una estación de servicio de hidrógeno y el dependiente introduce 7 libras de hidrógeno en las paredes de zeolita del depósito. Esto, teóricamente, sería el hidrógeno equivalente a un depósito lleno de gasolina, tanto en peso total como en contenido de energía.

'Si pudiésemos obtener cristales de zeolita que almacenasen del 6% al 7% de su propio peso en hidrógeno', dice Sacco, 'entonces un depósito de zeolita lleno de hidrógeno podría ser competitivo frente a un depósito ordinario lleno de gasolina'. Sin embargo, las mejores zeolitas existentes tienen capacidad solamente para el 2% ó el 3%.

En 1995, Sacco viajó al espacio como especialista de carga a bordo del trasbordador Columbia (STS-73). Su propósito: hacer crecer mejores cristales de zeolita. 'A baja gravedad, los materiales se juntan más lentamente, permitiendo que los cristales de zeolita en formación sean tanto más grandes como más regulares'. Los cristales de zeolita producidos en la Tierra son pequeños, aproximadamente de 2 a 8 micrones de diámetro. 'Eso es cerca de una décima parte del diámetro de un cabello humano'. Los que cultivó en el trasbordador espacial fueron no solamente 10 veces mayores, sino también mejor organizados internamente - un prometedor comienzo.

Los cristales de zeolita cultivados en la Tierra (arriba) y los cristales cultivados a bordo del trasbordador Columbia en 1995 (abajo). [más]

'El siguiente paso es la Estación Espacial Internacional (ISS)', dice Sacco. Él y otros en el CAMMP han construido una Caldera de Crecimiento de Cristales de Zeolita, que fue instalada en la ISS a principios de 2002. 'Ken Bowersox, el comandante de la Expedición 6 de la ISS, ha utilizado la caldera para cultivar algunos cristales para nosotros. Ken tuvo que corregir algunos problemas inesperados con el mezclado de la disolución de crecimiento de cristales, pero tras eso el experimento no tuvo fallos'.

'Ahora necesitamos traer esos cristales a la Tierra para poder examinarlos. Unos pocos llegarán en Mayo', cuando la tripulación de la Expedición 6 abandone la ISS en una cápsula Soyuz. 'Realmente me gustaría verlos', dice Sacco.

El objetivo, dice, no es la producción en masa de cristales de zeolita en el espacio. Eso no es económico, al menos por ahora. 'Simplemente queremos averiguar si es posible cultivar cristales de zeolita que puedan alcanzar el umbral del 7%. Si podemos hacer eso en el espacio, aprenderemos cómo reproducir los procesos en tierra'.

A lo largo de toda su carrera, Sacco se ha ensoñado con una transición a escala mundial desde los combustibles fósiles al hidrógeno. Es un gran sueño, pero podría suceder. 'Las zeolitas pueden ser la clave del salto tecnológico hacia el combustible de hidrógeno'.

Habrá pronto…¿una estación de servicio de hidrógeno próxima a usted?.