La Universidad del Atlántico, a través de su departamento de Investigaciones, adscrito a la Vicerrectoría de Investigaciones, Extensión y Proyección Social, desarrolló un sistema de generación de hidrógeno de desarrollo y tecnología 100% Uniatlántico, que ha sido utilizado para el desarrollo de investigaciones científicas enfocadas en la sustitución parcial de combustible fósiles en diferentes condiciones de operación, tanto en motores de gasolina / gas natural como en motores diésel.

Este sistema responde a necesidades en materia de generación de hidrógeno, y es un soporte para el país, porque se enmarca dentro de la Ley de Transición Energética, sancionada el pasado 10 de julio de 2021, que reconoce precisamente al hidrógeno verde y azul como fuentes no convencionales de energía, que permitirá aplicar beneficios tributarios para el desarrollo de este tipo de tecnología.

Para el rector del alma máter, Danilo Hernández Rodríguez “Con esta tecnología, que impactará los sectores de la economía automotriz e industrial, Universidad ha sentado un precedente en el desarrollo de tecnologías de hidrógeno aplicado a motores de combustión interna, lo cual impacta el aparato productivo colombiano, conllevando a beneficios económicos y ambientales, siendo un importante apalancamiento para la transición energética, alineado a la ruta de hidrógeno que ha trazado el gobierno nacional”.

El hidrógeno se considera como uno de los principales actores para la producción de energía limpia debido a su capacidad de transporte, almacenaje y sostenibilidad.  Adicionalmente, el hidrógeno no provoca daño ambiental, lo cual es una gran ventaja ecológica en comparación con otro tipo de combustibles, dado que el hidrógeno puede ser obtenido a partir de fuentes de energía renovables. La costa Caribe colombiana tiene un potencial enorme para la generación de hidrógeno verde, por lo que se ha considerado a nuestra región como enclave fundamental para el desarrollo de sistemas aplicados de generación y utilización de este combustible del futuro.

Jorge Duarte Forero y Guillermo Valencia Ochoa, ingenieros mecánicos y doctores en ingeniería, investigadores Senior Minciencias, pertenecientes al grupo de Investigación KAI del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad del Atlántico, explicaron que este tipo de investigaciones involucran el análisis de las características del proceso de combustión en máquinas térmicas, tales como curvas de presión en cámara, tasas de liberación de calor y temperatura de los gases de combustión, adicional al análisis del impacto ambiental y económico.

Según sus argumentos, con el aumento de la demanda de energía a nivel mundial, se está presentando una rápida reducción de las reservas disponibles de petróleo. Por ende, es necesario el uso de combustibles alternativos que puedan sustituir total o parcialmente los combustibles procedentes de materiales fósiles. Las investigaciones demuestran que el hidrógeno o el hydroxy (HHO: una mezcla de hidrógeno y oxígeno) en combinación con los combustibles derivados del petróleo son una de las opciones más prometedoras para mejorar el desempeño de los motores de combustión interna a corto plazo y reducir las emisiones contaminantes en estas máquinas.

A partir de estas investigaciones se ha concluido que la presencia de gas HHO permite aumentar la potencia de salida del motor hasta en un 2.2%, lo cual implica una reducción en las pérdidas de energía en operación dual. En general, se ha evidenciado que la adición de gas HHO permite un incremento del 2.6% en la eficiencia exergética de los motores de gasolina. En el caso de los motores diésel, se ha comprobado en el laboratorio de la Uniatlántico, que el enriquecimiento con gas HHO provoca un aumento del 6.54% en la disponibilidad de trabajo mecánico, como consecuencia de la mayor difusividad del hidrógeno y oxidación más rápida del combustible.

Adicionalmente, el equipo investigador ha realizado la evaluación de parámetros de rendimiento del motor, tales como consumo específico de combustible y eficiencia térmica, lo anterior ha permitido demostrar que la sustitución parcial de hydroxy en los motores diésel provoca un aumento en la eficiencia térmica (~1.5%) y una reducción en el consumo de combustible (~3.5%), como consecuencia del enriquecimiento del oxígeno. Esto implica una disminución en las emisiones de HC, CO2, CO y opacidad de humo en un 15.81%, 9.23%, 14.89% y 20.56%. De manera similar, la adición de gas HHO en motores de gasolina ha permitido la reducción del 18% y 14% en las emisiones de CO y HC, respectivamente.

Otra de las investigaciones lideradas por el profesor Duarte está enfocada en el sistema de generación de gas hydroxy integrado con sistemas de recuperación de energía, como es el caso de los generadores termoeléctricos o sistemas basados en ciclos orgánicos. De esta forma, se busca el desarrollo de un sistema integrado que permita el aprovechamiento de la energía térmica de los gases de escape para la producción de gas hydroxy. En general, el uso de generadores termoeléctricos permite lograr una recuperación energética equivalente al 3% de la potencia mecánica del motor, la cual puede ser aprovechada para la alimentación eléctrica del sistema de generación de HHO.

El proyecto de la Universidad del Atlántico tiene una gran relevancia, a propósito del anuncio del Gobierno Nacional, que recientemente presentó en Barranquilla, la hoja de ruta del hidrógeno en Colombia, resaltando la gran apuesta del país para la transición energética, lo que marcará el camino en las próximas tres décadas para la generación y uso de energías más limpias.