No se puede negar que el carbón como combustible fósil ha tenido un tremendo impacto en el desarrollo de la sociedad humana. Hasta el día de hoy, sigue siendo una de las fuentes de energía más importantes: casi el 36% de la electricidad mundial se genera mediante centrales térmicas basadas en carbón. Dado el tiempo que los humanos han usado carbón, somos plenamente conscientes de los problemas ecológicos asociados con él. La mayoría de estos problemas se centran en el método más utilizado para producir electricidad a partir del carbón; quemándolo. Este proceso emite varios tipos de contaminantes al aire, y es la causa número uno de que el carbón acabe teniendo tan mala reputación.
Si bien los ingenieros han mejorado constantemente la eficiencia de las centrales eléctricas de carbón a lo largo de las décadas, los métodos de combustión convencionales todavía desperdician una parte importante de la energía del carbón en forma de calor. Esta es la razón por la que un grupo de científicos de la Universidad de Shenzhen y de la Academia China de Ingeniería están probando un método diferente. Este grupo se embarcó recientemente en un estudio que prevé el uso del carbón como una fuente de energía relativamente más limpia. Aunque aún está en su infancia, han logrado perfeccionar un proceso llamado pila de combustible de carbón directa con cero emisiones de carbono (ZC-DCFC). Esta tecnología utiliza la energía química almacenada en el carbón para generar electricidad. No quemándolo, sino utilizando los principios de la electroquímica.
En muchos sentidos, el proceso ZC-DCFC funciona más como una pila de combustible que como una central eléctrica de carbón convencional. Sin embargo, lo que hace que el desarrollo de ZC-DCFC sea crucial es la posibilidad de que resuelva las preocupaciones de seguridad energética y de combustible que enfrentan varios países.
¿Cómo utiliza el proceso ZC-DCFC carbón para generar electricidad?
Antes de comprender cómo funciona la ZC-DCFC, debemos comprender cómo genera energía una central térmica tradicional alimentada por carbón. En palabras simples, estas centrales eléctricas queman enormes cantidades de carbón dentro de un horno. El calor generado por el horno hierve agua, que se convierte en vapor. Luego, este vapor hace girar una turbina conectada a un generador que finalmente genera electricidad.
Este método ha sido tan eficaz que se sigue utilizando hasta el día de hoy. Sin embargo, un problema importante de este proceso es su absoluta ineficiencia porque implica múltiples pasos de conversión de energía. La energía química se convierte en calor, el calor se convierte en presión de vapor, la presión de vapor se convierte en energía mecánica y la energía mecánica finalmente se convierte en electricidad. Si ha aprendido los conceptos básicos de la conversión de energía en la escuela, se dará cuenta de que cada uno de estos pasos resulta en una pérdida de energía, lo que hace que todo el proceso sea muy ineficiente.
Uno de los objetivos de este sistema ZC-DCFC es eliminar la mayoría de estas etapas, y de paso hacer más eficiente la generación de electricidad a partir de carbón. En parte, logra este objetivo alimentando el combustible (carbón) directamente en una pila de combustible. Dentro de la celda, reacciones electroquímicas separan los electrones del carbono contenido en el carbón. Luego, esos electrones fluyen a través de un circuito externo, creando una corriente eléctrica que puede usarse para alimentar hogares, fábricas o centros de datos. Básicamente, la pila de combustible extrae electricidad directamente de la energía química del carbón en lugar de generar calor primero.
¿Por qué el proceso ZC-DCFC está ganando atención mundial?
Una de las principales razones por las que la tecnología ZC-DCFC está ganando atención mundial es su potencial para satisfacer la demanda cada vez mayor de electricidad que no produce emisiones nocivas. Los mayores beneficiarios de esta tecnología podrían ser países como China e India, que poseen enormes reservas nacionales de carbón. Ambas naciones, a pesar de lograr avances impresionantes en la expansión de la energía solar y eólica, continúan quemando cantidades masivas de carbón de origen local para producir electricidad y siguen siendo los mayores contribuyentes a las emisiones globales de carbono.
ZC-DCFC podría eventualmente permitir que estos países utilicen sus reservas de carbón de una manera mucho más limpia. Esta tecnología también tiene el potencial de mejorar la seguridad energética de estas naciones al acelerar la transición a vehículos eléctricos puros. Un aumento en la cantidad de vehículos eléctricos y vehículos propulsados por hidrógeno eventualmente reducirá la cantidad de vehículos ICE en las carreteras. Esto significaría que tanto India como China podrían, a su vez, reducir sus facturas de importación de petróleo crudo y proteger sus respectivas economías, que actualmente son muy reactivas a los precios volátiles del petróleo. Esto se observó durante la reciente crisis del combustible provocada por el bloqueo del Estrecho de Ormuz.
En palabras más simples, si la investigación actual sobre ZC-DCFC tiene éxito y los países eventualmente pueden utilizar la tecnología ZC-DCFC en todo su potencial, una de las fuentes de energía más sucias podría volverse mucho más limpia de lo que es hoy. Esto podría conducir a un futuro en el que, en lugar de abandonar por completo el carbón, los países podrían seguir utilizando una de las fuentes de energía más abundantes y asequibles del mundo sin emitir emisiones al aire. Dicho esto, esta tecnología aún es incipiente y faltan años para su adopción masiva.
