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Científicos rusos descubren cómo repostar vehículos con combustible ecológico

El equipo científico del Departamento de Metales no Ferrosos y Oro de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Rusia NUST MISIS, liderado por el catedrático invitado Alexander Grómov (Alemania), ha descubierto cómo obtener combustible ecológico (hidrógeno) reciclando residuos de aluminio y metales no ferrosos.

Gracias a esta nueva tecnología, una lata de refresco pequeña (de 0,33 litros) dará energía para un recorrido de 20 metros.

El aluminio y los metales no ferrosos son los residuos de más valor en un basurero. La necesidad de clasificar y reciclar este tipo de desechos viene condicionada, primero, por el coste de los propios metales; segundo, por la energía encerrada en el aluminio metálico activo que se acaba desperdiciando; y tercero, por motivos de seguridad, ya que al ser depositada la chatarra de aluminio se va oxidando gradualmente y liberando hidrógeno, un agente químico con peligro de explosión.

El mercado ruso de recipientes de aluminio oscila aproximadamente entre 2.000 y 3.000 millones de unidades al año. El peso de una lata de 0,33 litros es de 15 gramos, de ahí que la cantidad de aluminio que se consuma al año se aproxime a 30.000 o 40.000 toneladas de metal puro. La vida útil de una de estas latas dura de unos días a unos meses, y tras utilizarse la lata vacía acaba en el vertedero, al igual que el resto de residuos de aluminio.

El mercado europeo de aluminio secundario, que de forma inútil e incontrolada libera hidrógeno a la atmósfera al ser depositado en los vertederos, se cuantifica en nueve millones de toneladas (European can market report 2013/2014). Más de la mitad de ese aluminio no se aprovecha, lo cual equivale a 130 terajulios (TJ) de energía.

En los países que clasifican desechos de aluminio y metales no ferrosos se emplea la tecnología de refundición en metal secundario. Por ejemplo, Suiza reutiliza el 90% de residuos domésticos de aluminio (datos correspondientes a 2017). Los inconvenientes de esta tecnología de reciclaje son los costes del transporte, la purificación y la refundición, así como la alta toxicidad de las escorias generadas.

El equipo científico de la NUST MISIS, en colaboración con colegas del Instituto de Altas Temperaturas de la Academia de Ciencias de Rusia, ha propuesto utilizar los residuos de aluminio en la producción de energías alternativas ‘verdes’ como agente del sistema generador de hidrógeno “aluminio metálico-agua”. La reacción de aluminio y agua libera hidrógeno que después puede ser quemado u oxidado generando electricidad en la pila de combustible.

La energía química encerrada en una lata de aluminio de 15 gramos es de 255 kJ. En términos de gasolina, los 255 kJ de energía equivalen a un recorrido de 20 metros consumiendo cinco litros de gasolina por cada 100 kilómetros.

La reacción de aluminio con oxígeno y agua es bastante lenta. Como resultado de la oxidación, en la superficie del metal se forma una película de óxido o de hidróxido que protege el metal del contacto con el oxidante y detiene el proceso químico. Por esta razón, en la cadena tecnológica propuesta es necesario reactivar el proceso de oxidación si el aluminio se oxida con agua líquida. Como una solución a este problema, el equipo de investigadores propuso el método de activación mecánica, que consiste en triturar y tratar con agentes químicos los residuos de aluminio y que lleva a la destrucción de la película de óxido.

“Hemos propuesto un sistema que incluye el análisis de la materia inicial, las técnicas óptimas de triturado de residuos de aluminio, el desarrollo de mecanismos y modos de oxidación, así como de almacenaje y transporte del agente metálico sólido obtenido”, explica el responsable del proyecto, Alexander Grómov, doctor en Ciencias Técnicas y catedrático invitado del Departamento de Metales no Ferrosos y Oro de la NUST MISIS.

“Hemos descubierto los agentes óptimos para oxidar residuos de aluminio, además de diseñar la concepción del generador de hidrógeno, similar al generador de acetileno a base de carburo. La tecnología propuesta no presenta riesgo de incendio ni de explosión y permite lograr tres objetivos prácticos: reciclar residuos de aluminio y de otros metales que producen hidrógeno al reaccionar con agua; obtener hidrógeno de forma prácticamente gratuita con esos residuos y concienciar sobre la clasificación de los residuos y su reutilización por separado”, añade Grómov.

El hidrógeno que se obtiene de la oxidación de desechos del aluminio metálico y de otros metales no ferrosos se utilizará como combustible en fuentes de alimentación portátiles, sistemas de transporte y generadores de energía distribuida.

El artículo que explica la nueva tecnología ha sido publicado en la revista Powder Technology. En estos momentos el equipo de investigadores trabaja para crear un generador experimental y lleva a cabo ensayos de laboratorio.

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