Todos los motores de combustión interna emiten gases. Esta ha sido una máxima desde que los ingenieros Barsanti y Matteucci los inventasen en 1853. Para desgracia del medioambiente, esta sentencia ha permanecido constante durante décadas, y la contaminación ambiental ha alcanzado límites históricos. Pero, ¿es viable diseñar un motor de combustión interna que no emite gases al funcionar?
Así lo afirman científicos de la Universitat Politècnica de València (UPV), que, valiéndose de membranas cerámicas, esperan capturar, licuar y almacenar todos los gases contaminantes en el vehículo con el objetivo de utilizarlos después, quizá en la industria.
Así funciona un motor de combustión interna convencional
A pesar de que hay varios tipos de motores de combustión interna con un importante rango de eficiencias, potencias, consumos y emisiones, todos se basan en el mismo principio físico-químico. En todos se usa un combustible, generalmente derivado del petróleo y últimamente de procesos biológicos, que arde en contacto con el oxígeno y genera una explosión.
Los gases de efecto invernadero de los que se habla con frecuencia (CO, CO₂, CH4, etc.) así como los NOx y las partículas PM2,5 nocivas para la salud, son el resultado de la combustión. O, mejor dicho, de una mala combustión. La contaminación atmosférica por estos motores en realidad es un desecho inútil fruto de una reacción química.
Si la combustión se realizase en términos ideales, de laboratorio, daría como resultado gas CO₂, que se podría capturar con relativa facilidad a la salida del motor a costa de perder algo de potencia. Es una pérdida que podemos asumir, especialmente teniendo en cuenta que la contaminación ambiental causa 800 000 muertes al año en Europa.
Así quedaría el motor sin emisiones de la UPV
El equipo de científicos que lleva este proyecto, de la Universitat Politècnica de València, ha dado con una solución mixta que requiere de dos elementos. El primero de ellos se encuentra dentro del motor y consiste en unas membranas cerámicas llamadas MIEC (Mixed ionic–electronic conducting).
La tecnología no es nueva. Echando un vistazo a la documentación académica podemos encontrar estudios como ‘Mixed ionic–electronic conducting ceramic-based membranes for oxygen separation’, de 2008; o ‘Diseño de un proceso de oxicombustión basado en membranas cerámicas’, de 2014, en la UPV. Las membranas fomentan la liberación de oxígeno y mejoran la combustión.
Lo que ha cambiado ahora es la viabilidad para diseñar, fabricar e implementar estas membranas en los motores. En un motor de combustión interna, este tipo de artefacto favorecería lo que se llama oxicombustión: una combustión más eficiente que “genera un gas de combustión puro, compuesto de agua y CO₂”, según José Manuel Serra, investigador del ITQ (UPV-CSIC).
Lograr una combustión perfecta es clave para librarse de los NOx (óxidos de nitrógeno) y evitar material particulado fruto de una mala combustión. Seguiría quedando el grave problema del CO₂, pero, al escapar de forma mucho más concentrada y pura, sería también mucho más fácil de atrapar sin una importante pérdida de potencia.
Atrapar el CO₂ del ‘tubo de escape’
Al usar este tipo de membranas que liberan oxígeno, atrapan NOx y fomentan la quema efectiva de hidrocarburos, el tubo de escape pasa únicamente a liberar CO₂. A pesar de que es un importante gas de efecto invernadero que no debe ser liberado a la atmósfera, sus usos industriales pueden ayudar a su vez a ahorrar energía en algún otro punto.
Así, sería el propio usuario del vehículo el que, con ayuda de un compresor, iría llenando una bombona de CO₂ en lugar de soltarlo al aire. Una vez llena, esta bombona podría venderse para usos industriales. Por supuesto, la eficiencia del proceso sigue sin ser perfecta y eso implicaría bombonas de gas que contendrían otro tipo de partículas.
Además, si el secuestro de CO₂ se realiza sin sellar herméticamente la salida de gases (algo que repercutiría de forma muy negativa tanto a la potencia como al rendimiento del vehículo), se corre el riesgo de que parte de las emisiones sean vertidas a la atmósfera. Es decir, las pastillas MIEC no son la panacea, pero pueden ayudar.
Un respiro al medio ambiente
Una de las barreras más complejas de abordar de cara a la descarbonización es cómo realizar el proceso de forma paulatina y sin hacer que el usuario se vea perjudicado. Por eso las restricciones en las ciudades se realizan a años vista. La compra de vehículos sin emisiones sigue siendo costosa y la industria aún no está preparada para la demanda que probablemente haya en el futuro.
Es por ello que estas membranas MIEC sí pueden ayudar a reducir drásticamente el impacto medioambiental de la conducción, pero sin reducir en exceso las prestaciones de los vehículos convencionales y sin aumentar apenas el precio de los vehículos. Es una solución de compromiso que no tiene todas las ventajas de la electrificación, pero que, sin duda, ayudaría a reducir emisiones.
Redactado por M. Martínez Euklidiadas
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