Los coches de gas natural siguen siendo un producto nicho, a excepción de unos pocos sitios del mundo, a pesar de que el combustible es barato y su quema emite menos dióxido de carbono que la gasolina. Con el objetivo de facilitar y abaratar el repostaje de este tipo de vehículos y el almacenamiento del gas, una investigación propone una nueva clase de materiales sintéticos que podría ampliar la adopción de los coches de gas natural en el mundo.
Un obstáculo para estos vehículos es que a temperaturas y presiones atmosféricas normales, el gas natural contiene mucha menos energía que el mismo volumen de gasolina. Una solución alte ativa común es comprimir el gas y almacenarlo a alta presión, pero esto requiere caras estaciones de combustible y grandes depósitos que ocupan un espacio valioso dentro del coche. Y el proceso de comprimir el gas también desperdicia energía.
Jeffrey Long, un profesor de química e ingeniería química y biomolecular de la Universidad de Califo ia en Berkeley (EEUU) y sus compañeros demostraron recientemente una solución prometedora basada en unos materiales de diseño llamados marcos organometálicos. El resultado podría permitir que los coches almacenen la misma cantidad de gas a una presión mucho menor.
Una alte ativa emergente al almacenaje de gas natural comprimido (CNG, por sus siglas en inglés) es el llamado almacenaje de gas natural adsorbido (ANG, por sus siglas en inglés). En esta versión el depósito se llena de un material poroso con una gran superficie de contacto. El gas es almacenado porque sus moléculas se adhieren a la superficie del material. Los sistemas de CNG almacenan el gas a unas 250 atmósferas de presión, pero Long dice que su grupo aspira a diseñar un sistema de ANG que pueda almacenarlo a entre 35 y 65 atmósferas. Almacenar el gas a 35 atmósferas significaría que las personas que empleen el gas natural en casa para cocinar y como sistema de calefacción podrían repostar sus coches en casa utilizando un sencillo y barato compresor, explica Long.
Los vehíclos basados en AND aún no están comercialmente disponibles, pero existe un interés importante por la tecnología, la cual está bastante madura. Este proyecto fue financiado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados-Energía (ARPA-E, por sus siglas en inglés) del Departamento de Energía de Estados Unidos, y el grupo de Long también recibió asistencia técnica de Ford, que ha vendido casi 60.000 vehículos CNG desde 2009.
Hasta ahora, sin embargo, la física ha limitado el abanico de coches que emplean sistemas de ANG. El reto ha sido desarrollar un material que adsorba el gas a la presión objetiva de 35 atmósferas pero que también libere la misma cantidad al completo antes de que la presión alcance entre cinco y seis atmósferas, la presión mínima a la que el motor puede funcionar. En sistemas demostrados con anterioridad, demasiado gas queda atrapado en el depósito y no puede ser utilizado, dice Long.
Para solucionarlo, el grupo empleó marcos organometálicos flexibles que no se parecen a los marcos rígidos empleados en sistemas ANG previos. Los materiales se expanden al alcanzar cierta presión, abriendo sus poros para adsorber el gas durante el repostaje. A una presión menor, pero una ligeramente más alta que la presión mínima a la que el motor puede funcionar, los materiales se colapsan y empujan todo el gas hacia fuera para que lo pueda utilizar el motor.
Los nuevos resultados sugieren que los sistemas ANG basados en estos materiales podrían alcanzar unas capacidades de almacenaje superiores, y por tanto una autonomía mayor, de lo que ha sido posible en sistemas que emplean materiales rígidos. Es una importante prueba de principios, pero todavía falta una cantidad importante de trabajos de ingeniería antes de que se puedan comercializar los sistemas basados en materiales como estos, dice Long.