En un acto en el que participaron el ministro de Ciencia, la secretaria de Energía y el presidente de la Agencia I+D+i, se formalizó la financiación del FONARSEC para proyectos que avanzan en la descarbonización del sistema energético nacional.
Entre las 13 propuestas presentadas, por 25 instituciones públicas y privadas, fueron adjudicados un total de 1.170 millones de pesos. No es mucha plata, pero la Argentina se juega cosas importantes en los resultados de estas investigaciones.
Los tres proyectos integrados por investigadores de la Comisión Nacional de Energía Atómica apuntan a desarrollar tecnologías para agregar valor al litio y para usar hidrógeno obtenido de combustibles tradicionales. Están muy apuntados al aquí y al ahora.
Son los que siguen:
Separación isotópica de litio para usos en tecnología nuclear de alto valor agregado
Instituciones intervinientes: Gerencia de Área Investigación y Aplicaciones No Nucleares (CNEA), INVAP SE y Nucleoeléctrica Argentina SA.
Horacio Corti (GAyANN-CNEA) y Juan Agustín Blanco (GVT-CNEA) recibieron el certificado. El objetivo del proyecto es desarrollar técnicas físicas y electroquímicas de separación de los dos isótopos estables del litio, que sean ambientalmente benignas y que permitan agregar valor a las reservas que Argentina tiene en la región de la Puna, en una proporción de varios órdenes de magnitud mayor a la que tiene el carbonato de litio para fabricación de baterías.
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El litio es una familia muy extendida de isótopos, de los cuales únicamente 2 son de relevancia qúimica porque el resto son inestables y duran millonésimas de segundo. Los estables son el litio-7 y el litio-6, que en los yacimientos naturales de este metaloide hoy tan de moda vienen juntos en una proporción de 92% contra 7%. Para aplicaciones habituales como las baterías de iones de litio, o el endurecimiento de aceros o la neurofarmacología, la separación de ambos isótopos no tiene sentido alguno, de modo que se usa el cóctel que podríamos llamar «litio natural».
Pero el hidróxido de litio-7 puro es útil para algo muy específico: tratamiento químico del agua del circuito primario de las centrales nucleoeléctricas refrigeradas y/o moderadas a agua, ya se trate de agua natural o de agua pesada.
Disuelto en bajas cantidades, logra mantener el agua dentro de un pH de 7, casi neutro, para impedir la corrosión interna de caños, bombas y componentes del circuito primario. Pero como observa el Dr. Alberto Maroto, químico de centrales nucleares, esto se podría hacer también con hidróxido de sodio, la sencilla y vulgar soda caústica. Es baratísima en comparación, pero el átomo de sodio atrapa neutrones y eso le quitaría potencia a la reacción nuclear. Y a las centrales de uranio natural y agua pesada como las nuestras, o PHWRs, rara vez les sobran neutrones o reactividad. El litio 7, obviamente más caro por ser producto de una separación isotópica muy laboriosa, no tiene este problema.
Todas las centrales de agua presurizada del mundo, sea liviana o pesada, se beneficiarían de un proceso separativo de litio-7 y litio-6 químicamente menos arduo que los actuales. Pero el hidróxido de litio 7 barato tiene mercado seguro en las Atuchas 1 y 2, así como en Embalse, y en todas las CANDÚ canadienses repartidas en 7 países y sus muchas adaptaciones indias IPHWR. Entre todas, suman el 11% del parque nucleoeléctrico mundial. De modo que hay en vista una sustitución de importaciones, y una posible exportación doble: o de hidróxido de litio 7, o de tecnología separativa.
Las aplicaciones del litio-6 son más futuras: puede ser un precursor del tritio, que a su vez será materia prima de alta demanda en las centrales nucleares de fisión… cuando éstas sean una realidad comercial. Y eso técnicamente es muy peliagudo. Hace 70 años que las plantas de fusión están «apenas a 10 años de ser un éxito», definido porque logren producir más energía de la que gastan de un modo sostenido en el tiempo. De todos modos, cuando eso ocurra, y si ocurre, las centrales de fisión CANDÚ producen bastante tritio como efluente gaseoso, y probablemente sean una fuente de aprovisionamiento más directo y barato.
Desarrollo de generadores basados en pilas de combustible de óxido sólido alimentadas con hidrógeno producido a partir de combustibles tradicionales
Instituciones intervinientes: Gerencia de Área Aplicaciones de la Tecnología Nuclear (CNEA), Santa Fe Gas y Energías Renovables ENERFE SAPEM, y Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET).
La investigadora responsable Liliana Mogni (GAATN-CNEA) recibió el certificado. El proyecto apunta a desarrollar un prototipo de generador eléctrico tipo celda de combustible SOFC de 5 kW, que permita articular esta tecnología en el país, al menor costo posible e incorporando la mayor proporción de mano de obra y tecnología local.
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Se partirá de un prototipo importado para estudiar e identificar componentes que puedan reemplazarse o desarrollarse localmente, con el objetivo de construir en el país un segundo prototipo. Se apunta a la incorporación de 50 / 60% de tecnología nacional. Los mayores desafíos tecnológicos son desarrollar el reformador (que separa las moléculas de hidrógeno del resto químico del combustible base) y el «módulo de stacks» (el conjunto de membranas de teflón que oxidan el hidrógeno, para generar electricidad).
La Dra. Mogni sigue abriendo picada en una vía química que inició el Dr. Miguel Laborde, del CONICET y la Facultad de Ingeniería de la UBA (FIUBA) en 2003: convertir un combustible convencional en hidrógeno, a demanda de una celda combustible (o «pila») que lo oxida en sus membranas para obtener energía eléctrica. En lugar de un frente de llama que produce calor, como la de un motor a explosión, en este tipo de oxidación más continua y profunda lo que se busca es producir una corriente de electrones.
Suena fácil pero es difícil. Laborde y el CONICET en 2003 vendieron en U$ 300.000 su tecnología a Navantia, astillero militar español que estaba tratando de lograr una fuente de potencia silenciosa e independiente de la atmósfera (AIP, por Athmosphere Indepent Power). Esta unidad se emplearía en los nuevos submarinos de ataque S-80 españoles. Para no revelar su identidad, Navantia compró el «paquete tecnológico» argentino a través de la multinacional de ingeniería Abengoa, que jamás reveló su destino.
La transferencia de tecnología criolla y la reinversión de las ganancias en mejorar de equipamiento y sueldos los laboratorios de la FIUBA, de modo que no se diluyeran en la contabilidad general de la Nación, fueron administrados por la Fundación Innova-T del CONICET.
La idea de Navantia era usar alcohol vegetal como combustible convencional de las plantas AIP, y no por ecologismo. Pasa que a diferencia del metanol, el etanol no es tóxico (algo importante a bordo de barcos herméticos como los subs). Tiene un punto de evaporación más alto y no necesita condiciones especiales de temperatura o presión para almacenarse en forma líquida.
Los españoles aprendieron sobre la marcha que se necesita un «reforming» inicial que genere hidrógeno de una pureza muy alta, libre de casi toda contaminación de monóxido de carbono, porque éste desactiva rápidamente las membranas de las pilas combustibles. Obviamente, de esto no dijeron ni mu. El problema debe ser peliagudo, porque 18 años más tarde el primer S-80 español, el Isaac Peral, salió al mar con sus plantas de potencia diésel-eléctricas, pero todavía sin pilas AIP.
Los 5 kW de la pila eléctrica a hidrógeno que trata de desarrollar la Dra. Mogni no dan para submarinos AIP, sino para herramientas o aplicaciones portátiles de iluminación, taller o cocina en sitios sin electricidad. Pero a no confundirse. Si las cosas salen bien a pequeña escala (y en investigación aplicada nunca hay garantía), el paso siguiente podría ser una pila de 60 u 80 kW, capaz de mover un automóvil chico, como dijo Laborde en 2004 en «La Nación».
En ese caso, se estaría en el mejor de los mundos en términos automotrices: el auto sería eléctrico, pero a diferencia de los Tesla de Elon Musk (y de sus muchos imitadores), no tiene una pila pesada, cara y que tras 20 o 30 minutos de recarga te da a lo sumo te da 200 o 300 km. de autonomía. Todas estas cifras empeoran con las bajas temperaturas ambientes, además. En cambio un auto a alcohol vegetal uno lo recarga a la misma velocidad con la que llena hoy un tanque de nafta. In your face, Elon!
Cualquiera de nuestras más de 5000 estaciones de servicio argentas es fácil de reconvertir a alcohol: sólo hay que agregar otro tanque subterráneo y otra manguera de expendio. La logística nacional del alcohol sería mejor que la de los combustibles líquidos actuales, aunque se haría con el mismo tipo de camiones. Sólo que las destilerías de petróleo se concentran casi todas en la región central del país. En cambio, se podría producir alcohol en cualquier lugar de nuestra geografía donde haya cultivos o talas de bosques implantados.
La diferencia conceptual con los autos de Musk, en estos tiempos de desastre climático global causado por la acumulación de dióxido de carbono fósil en la atmósfera, es que el etanol es un combustible verde, sale de la fotosíntesis. No hace falta producirlo desde el maíz, como los EEUU: eso es priorizar a los autos sobre la gente. Pero es fácil obtenerlo por procesos enzimáticos y térmicos a partir de bagazos, rastrojos, aserrín y otros descartes vegetales, requechos que la Argentina produce a patadas.
El «reforming» del etanol a hidrógeno y la oxidación de éste en una pila produce electricidad serían procesos continuos a bordo del auto, con el primero a demanda del segundo. Y los únicos efluentes serían vapor de agua y dióxido de carbono. Pero ojo, es carbono verde, del que ya estaba en circulación en la biosfera. El alcohol vegetal no añade carbono fósil a la atmósfera. En el fondo, es un asunto contable o de denominación de origen, según se lo quiera ver.
Gran diferencia, entonces, con los autos «full electric»: son tan verdes como la red eléctrica en la que recargan baterías. En Suecia, son recontra-verdes, porque el 80% de la electricidad es hidroeléctrica, nuclear y eólica. Pero si la electricidad de red viene en un 70% u 80% de la quema de combustibles fósiles, como en EEUU o la Argentina (y en casi todo el planeta), esos autos son contaminantes.
La virtud de los autos «full electric» por ahora es dejarte en una estación «Superchager», esperando una o dos horas que recarguen los que llegaron antes a la cola. Y una vez recargado el auto, contaminar igual… pero en otro lado, donde están las centrales térmicas que alimentan la red. No parece un modo de salvar al mundo, si ésa era la intención.
Una pila como la de la Dra. Mogni sólo pide hidrógeno muy puro y membranas de teflón que resistan el «envenenamiento» con monóxido de carbono suficiente tiempo antes de recambiarlas. Ese molesto gas es difícil de erradicar de casi todo proceso de rectificación. Benjamin Franklin lo hubiera calificado como más inevitable aún que la muerte y los impuestos. Si no, preguntarle a Navantia.
La fuente primaria de ese hidrógeno de la pila de la Dra. Mogni puede ser cualquier otro combustible líquido fósil convencional, desde el gas natural al licuado, o a la nafta o al gasoil. Pero, a diferencia del etanol, el «reforming» de estos líquidos sí emite carbono fósil a la atmósfera. Por ende, no tienen demasiado sentido ecológico salvo éste: es termodinámicamente imposible que una pila o «fuel cell» sea mucho más eficiente que un motor de explosión, prácticamente el doble.
Pero justamente por la destrucción de nuestro viejo sistema ferroviario y su reemplazo por camiones mucho menos eficientes que los trenes, hay que ver la cantidad de gasoil que hoy se gasta para en mover gasoil (y naftas) por nuestras rutas. Hay que irse a las ciudades chicas de la Patagonia con un autito diésel y estar esperando varios días, con el tanque medio vacío, la llegada del camión de gasoil para poder salir de ese lugar y llegar a la siguiente estación de servicio, distante tal vez 400 km. Es un modo práctico de entender nuestro problema.
Una plantita electroquímica que me permita duplicar el kilometraje por litro de un naftero o un gasolero es de todos modos algo bastante ecológico comparado con los motores de hoy. Y si ese combustible fuera alcohol, que se fabrica casi en cualquier lado, olvidate del desabastecimiento de gasoil como el que reina en el Hemisferio Norte. En el último par de meses, ha destruído la logística de la distribución de alimentos a los supermercados. ¡Anaqueles arrasados en EEUU!
Pensando en todo ello, mucha suerte a Mogni.
Desarrollo tecnológico para la producción nacional de electrolito para baterías de litio “ElectroLitAr”
Instituciones intervinientes: Gerencia Complejo Tecnológico Pilcaniyeu (CNEA), YPF Tecnología SA, CLORAR Ingeniería SA y el Centro de Química Inorgánica CEQUINOR-CONICET.
Daniel Brasnarof y Ana Bohé, quienes participan de este proyecto por la CNEA, asistieron a la ceremonia de manera remota desde el Centro Tecnológico Pilcaniyeu. La propuesta es desarrollar la producción nacional de electrolito para baterías de ion-litio a partir de la síntesis de la sal hexafluorofosfato de litio (LiPF6) y la formulación de la preparación de soluciones específicas para tal fin.
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El proyecto incluye la síntesis de LiPF6 a escala laboratorio (1-10 gramos) y el posterior desarrollo en una escala de 500-1000 gramos, finalizando con el diseño conceptual de una planta de producción de aproximadamente 2 toneladas anuales.»
El desarrollo de Brasnarof y Bohé apunta a un nicho exclusivo de mercado dentro del mucho mayor de las pilas recargables a iones de litio de uso masivo. Me refiero a baterías de muy alto desempeño, con mayor «densidad eléctrica», rapidez de recarga y mayor precio. Fabricar su electrolito es un modo tecnológicamente inteligente de salir del modelo actual de negocios de la minería de litio.
Este modelo es una condena autoperpetuada a vender naturaleza cruda barata para importar manufacturas caras. El precio del carbonato de litio muy puro hoy llega a los U$ 28.000 la tonelada, pero es apenas una fracción del precio de la tonelada de baterías recargables convencionales que uno encuentra en los supermercados. Y ésas las importamos.
Este modelo de negocios, que parece continuar nuestra tradición del siglo XIX de exportar cueros e importar zapatos, tendrá sin embargo una vida probablemente más corta. Durará hasta que aparezcan pilas mejores o más baratas que las de ion de litio -decenas de países están buscando alternativas electroquímicas- y entonces reine de pronto la desocupación en nuestros salares del NOA. Cuyas provincias clave deberán lidiar entonces, y ya sin regalías entrantes, con los evidentes pasivos ambientales y sociales.
La mejor de las suertes para Brasnarof y Bohé.
Daniel E. Arias
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El acto de entrega fue encabezado por el ministro de Ciencia, Daniel Filmus y la secretaria de Energía Flavia Royon, y se desarrolló de manera presencial y virtual desde la FIUBA. También participaron el presidente de la Agencia I+D+i Fernando Peirano, la directora nacional del FONARSEC Laura Toledo, la directora Nacional de Proyectos Estratégicos de MinCyT Érica Carrizo y el decano de esa casa de altos estudios Alejandro Martínez.
El gerente general de la CNEA Daniel Bianchi acompañó a los investigadores de manera presencial, mientras que la presidenta Adriana Serquis, como así también otras autoridades y representantes de los proyectos seleccionados, participaron de manera remota.
Lo de la presencia remota es algo a lo que hay que acostumbrarse ya no por comodidad o por el virus SARS CoV2, sino por el costo de los combustibles líquidos. Afecta directamente el costo de los pasajes aéreos.