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Una membrana inspirada en los pulmones para extraer energía del agua

La respiración es el acto más natural y espontáneo del mundo – lo hacemos unas veinte mil veces al día, para un total de 11 mil litros de gas intercambiados en 24 horas – sin embargo es un mecanismo extremadamente complejo y – para algunas categorías de científicos – también una fuente de inspiración.

Un grupo de ingenieros químicos de la Universidad de Stanford examinó los pulmones de los mamíferos para idear un mecanismo que permitiera aprovechar el hidrógeno del agua de manera eficiente y económica, y que pudiera dar un impulso decisivo a las tecnologías de energía limpia. El descrito en un artículo científico publicado en Joule es un electrocatalizador – que es un material que aumenta las reacciones químicas a un electrodo sin ser consumido en el proceso – capaz de separar el agua en moléculas de hidrógeno y oxígeno y reutilizar el oxígeno como combustible para la catálisis misma.

Vector de energía, es decir, un elemento que, como el hidrógeno, transporta la energía de una forma a otra (aunque no es una fuente directa de energía, disponible en la naturaleza) ha estado circulando durante varios años, pero el problema siempre ha sido la falta de eficiencia. La energía necesaria para separar el hidrógeno y el oxígeno en el agua es mayor que la cantidad de energía generada en el proceso. El nuevo método inspirado en los pulmones no sólo los separa en el mismo sistema, sino que reutiliza el oxígeno para alimentar el mecanismo.

La membrana especial de los alvéolos, que repele las moléculas de oxígeno por un lado (el interior) y las atrae por el otro (el exterior), asegura que el intercambio de gases se produzca de forma eficiente y sin la formación de peligrosas «burbujas», que podrían terminar en el torrente sanguíneo.

En los primeros resultados. Los científicos de Stanford incorporaron en su sistema una membrana de polietileno ultrafina inspirada en la estructura de los alvéolos pulmonares, y fueron capaces de extraer hidrógeno del agua de manera eficiente (utilizando un proceso que imita la exhalación), por un lado, y de reutilizar el oxígeno obtenido para soportar los costes energéticos de la reacción (utilizando un mecanismo que genera energía mediante el consumo de oxígeno, e imita la inhalación), por el otro.

Aunque el mecanismo se encuentra todavía en una fase temprana y muy lejos de su comercialización, se espera que algún día pueda servir para alimentar las pilas de combustible, que suelen obtener electricidad a partir de hidrógeno y oxígeno, o las baterías de metal-aire, que producen energía con cero emisiones, mediante la oxidación de un metal con el oxígeno atmosférico.

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