A cuatro bandas: así se crea el futuro desde Cáceres

Ya es urgente. Hay que descarbonizar el planeta. En 2050, la UE reducirá a cero las emisiones contaminantes de CO2. ¿Cómo? Cambiando los combustibles fósiles (gas, petróleo...) por energías renovables (sol, viento...). Pero aún persisten dos trabas serias a su uso masivo: hay pocas fórmulas para transportarlas y almacenarlas en grandes cantidades.

De ahí la importancia del nuevo Centro Ibérico de Investigación en Almacenamiento Energético (CIIAE) de Cáceres, que estudiará diversas tecnologías e innovará en distintos campos para ayudar a lograr una transición energética que pueda ralentizar el cambio climático. Los cuatro directores de área lo explican con detalle a El Periódico Extremadura.

Estos cuatro responsables llevan meses a pleno rendimiento mientras se avanza en la contratación de los 130 profesionales que formarán sus equipos. Ahora estrenan las instalaciones provisionales en la Politécnica, hasta que se construyan los tres grandes recintos del Cuartillo (finalización en 2024 y 2025). La inversión llega directamente del Gobierno central (74,6 millones de euros) mediante los fondos europeos Next Generation. La Junta se encarga de su desarrollo.

Hidrógeno: el maná para descarbonizar el mundo

David Parra (Don Benito, 1984) es el responsable del Departamento de Hidrógeno y Power-to-X, clave en el cambio energético que espera el mundo. ¿Por qué? Porque constituye la gran baza para sustituir los combustibles fósiles en los sectores más complejos, «como la industria que requiere productos químicos o altas temperaturas, y el transporte de larga distancia (aviación, marítimo...)». 

«Pues bien --explica--. Nuestro departamento viene a dar respuestas científicas a los retos del uso del hidrógeno para descarbonizar estos sectores. Desde el CIIAE, como centro de ciencia, no solo mejoraremos tecnologías que ya existen o las aplicaremos de forma diferente, también desarrollaremos nuevos materiales y conceptos, crearemos prototipos».

Además de investigar la generación de este gas, su almacenamiento y transporte, el de Cáceres será un departamento Power-To-X y por tanto estudiará distintas tecnologías de transformación del hidrógeno en otros productos. «Si lo haces reaccionar con gases como el CO2 te permite generar gasolinas sintéticas, o si lo haces reaccionar con el nitrógeno se puede producir amoniaco que se utiliza para obtener fertilizantes», detalla David Parra.

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El científico recuerda, en definitiva, las grandes cualidades del hidrógeno a la hora de cambiar la estrategia energética del planeta: puede obtenerse en abundancia a través de renovables (hidrógeno verde), puede tener un almacenamiento de larga duración, y puede transformarse en productos muy interesantes, incluso en calor y electricidad.

De ahí la entrega de este ingeniero energético a su nuevo cometido en el CIIAE, al que llega después de trabajar en Reino Unido, Suiza o EE UU. «Se trata de un centro muy importante para ayudar a la sociedad desde la ciencia, donde además se está formando un gran equipo», destaca.

Otra clave: cómo mejorar el almacenamiento eléctrico

A día de hoy no puede existir transición energética sin almacenamiento de energía limpia, y la clave por el momento son las baterías, sobre todo las de litio, que dominan el mercado por su mayor desarrollo. Pero también las hay de sodio, de metal-aire o de flujo que precisan más investigación, porque todas las tecnologías tendrán su hueco necesariamente en el mercado junto al hidrógeno y la energía térmica. El Departamento de Almacenamiento de Energía Eléctrica del CIIAE trabaja ya desde la capital cacereña para perfeccionarlas.

Así lo explica Juan Manuel Pérez (1976, Madrid), doctorado en Ingeniería Química con amplia experiencia en el sector público y privado, y director científico de este departamento. Además de las baterías, su equipo investigará los supercondensadores, dispositivos básicos en la transición energética al ser capaces de aplicar una cantidad de energía extraordinariamente alta de forma inmediata, muy adecuados en ciertos usos (motores, equipos médicos…). El CIIAE trabajará los «supercondensadores híbridos» para prolongar su tiempo y potencia. «En resumen, estudiaremos las limitaciones de cada tecnología con el fin de solventarlas», precisa.

Paralelamente, «desarrollaremos nuevos materiales y aplicaciones para esas baterías y supercondensadores». Además se centrarán en un área clave, la economía circular, no sólo aplicada al reciclado sino también al ecodiseño de estos dispositivos, al estudio de la vida de los equipos y sus componentes. Porque no sólo se trata de crear soluciones energéticas, deben ser respetuosas con el planeta.

«Desde el punto de vista tecnológico parece posible desarrollar en poco tiempo lo que nos propongamos, pero lo crucial es hacerlo sostenible tanto medioambiental como económicamente. La gente tiene que poder pagar un móvil sin dejarse un año de salario, y un coche sin afrontar un pago imposible», destaca Juan Manuel Pérez.

Estos científicos trabajan contrarreloj: saben que el mundo está esperando sus avances, que el mercado necesita aplicarlos. Pero quieren dejar claro que la ciencia precisa su tiempo. «Es cierto que estamos dañando el planeta, hay que hacer la transición más rápida de la historia para dejar atrás los combustibles fósiles, y trabajamos mucho y muy rápido, pero se necesita un poco de margen», argumenta el científico.

Por todo ello, el CIIAE «supone un reto apasionante que nos permite hacer algo grande desde cero», y además constituye un polo de atracción empresarial donde la ciencia y el mercado trabajarán codo a codo para atender el SOS del planeta.

El calor ‘limpio’ que quiere mover el planeta

La energía térmica o calorífica se considera fundamental en numerosos sectores. Sin ir más lejos, resulta básica para las fábricas de transformación de alimentos, industrias dedicadas a papel y cartón, embotelladoras, textiles, farmacéuticas o químicas, y por supuesto para los hogares. Sin embargo, su generación a gran volumen depende aún de los combustibles fósiles que contaminan el planeta. «Hay que crear nuevas soluciones respetuosas con el medioambiente, y a la vez económicas para la sociedad».

Lo afirma Breogán Pato (Coruña, 1983), director del Departamento de Almacenamiento Térmico del CIIAE. Junto con el hidrógeno y el almacenamiento eléctrico (baterías y supercondensadores), completa las tres líneas de investigación de este centro cacereño con el objetivo de descarbonizar el planeta mediante alternativas limpias.

«Por un lado –detalla--, vamos a desarrollar nuevos materiales que nos sirvan para almacenar calor y frío. Uno de los principales problemas en la actualidad radica en que el calor no se puede conservar durante mucho tiempo, y aunque existen avances con el uso de la electricidad y del hidrógeno, queda bastante investigación por delante».

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Así, una de las líneas se centrará en la mejora de los materiales para mantener el calor durante un periodo más prolongado. Otra estudiará reducir tanto los materiales como las instalaciones. «Si hablamos de almacenamiento térmico, se nos vienen por ejemplo a la cabeza las famosas plantas termosolares de Abengoa, conjuntos de espejos que concentran los rayos del sol sobre una torre colectora. Ahora mismo se utilizan los nitratos, que son muy económicos, tienen estabilidad y ofrecen relativamente buenas propiedades, pero hay que emplear muchísima cantidad y el futuro pasa por reducir todo ese volumen que exige hoy la energía térmica, buscar materiales energéticamente más densos para generar calor», aclara este químico con postdoctorado y un largo periplo investigador en distintos países.

Por tanto, «vamos a abordar tecnologías que ya están a las puertas del mercado, pero a la vez probaremos caminos completamente nuevos». Un cometido que exige una cualificación especial en tanto que España y EE UU son líderes en almacenamiento termosolar y hay que avanzar incluso más allá. Existe además una fructífera colaboración público-privada en el sector que tendrá eco en el CIIAE.

«Me he incorporado al centro con mucha ilusión porque aquí podremos desarrollar tecnologías y materiales desde cero, mezclar soluciones, optimizar las propiedades, afinar y avanzar», revela.  

Plantas piloto: el cerebro práctico del CIIAE

A medida que las investigaciones de los departamentos del CIIAE (Hidrógeno y Power-to-X, Almacenamiento de Energía Eléctrica y Almacenamiento Térmico) vayan arrojando resultados, se irá chequeando su aplicación real mediante prototipos a escala hasta crear un piloto. Y este paso tan fundamental para llevar la teoría a la práctica en la transición energética, se realizará en la que se viene denominando ‘joya de la corona’ del CIIAE: el área de las Plantas Piloto (un total de cinco). Además de trabajar en la verificación de los estudios del propio centro, colaborará con otros polos de investigación y con el sector industrial para probar sus avances y equipos.

«Estas infraestructuras escasean en España, también en Europa, por eso el CIIAE será tan decisivo. Ya tenemos incluso industrias interesadas en probar sus desarrollos, y formaremos parte de una red europea que pone en común infraestructuras vinculadas a la ciencia», señala Francisco Javier Gallego (Ceuta, 1961), ingeniero industrial con décadas de experiencia en el sector eléctrico en España y EEUU, ahora director de las plantas piloto.

De hecho, será el primer bloque de instalaciones del CIIAE en estar listo en abril de 2024. Tendrá más de 4.000 m² en naves y equipamientos exteriores. En principio habrá cinco plantas piloto. Una térmica con varias secciones «para ensayar las distintas tecnologías de generación y almacenamiento del calor». Otra dedicada al almacenamiento eléctrico que se iniciará con una batería de flujo, «ya que concentra mucha más energía y tiene bastante futuro». Una tercera, de hidrógeno y Power-to-X, producirá este gas con dos tipos de electrolizadores que el CIIAE quiere desarrollar. Además tendrá secciones de generación de metanol (con CO2 de la atmósfera) y otra línea dedicada al amoniaco (de alta densidad energética). Asimismo, hará funcionar dichos electrolizadores en modo reverso para obtener electricidad a partir del hidrógeno almacenado.

La cuarta, orientada al reciclado, probará los mejores procedimientos para prolongar el uso de los materiales, recuperarlos y dar una segunda vida a las baterías. La quinta será el Banco de Ensayo o Microrred (obra ya adjudicada), «el corazón de todas las plantas porque permitirá simulaciones y ensayos fundamentales», puntualiza el científico.

A la complejidad de estas instalaciones se une otra: «Deberán ser muy flexibles para adaptarse a los cambios que nos pidan los investigadores y las empresas que quieran chequear sus avances». Una tarea nada fácil, «pero venimos concienciados de la importancia del centro y la responsabilidad que supone», concluye Francisco Javier Gallego.

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