- Efectivamente, la electroquímica actualmente es clave en la producción de hidrógeno verde. En esta entrevista, académico USACH nos habla sobre el desarrollo energético y las oportunidades de un país como Chile.
La electroquímica está involucrada en todas partes: en las baterías de los teléfonos celulares, computadores portátiles, en las aspiradoras robot que circulan por las casas. También en la batería de los autos y vehículos en general, en los aviones, barcos, submarinos satélites, naves espaciales, en las antenas repetidoras, en los marcapasos para usos médicos…etc.…la lista es muy larga.
También está involucrada en el refinamiento del cobre, en la fabricación de Litio metálico y otros productos para baterías, en la electro-obtención del aluminio como metal, en la fabricación de los productos de limpieza que usamos en nuestra casa y en el tratamiento de residuos (industria de cloro soda). Ahora último, es un proceso fundamental en la producción de hidrógeno verde, elemento que podría ser el pilar de la economía global en los próximos años relacionada con las energías limpias o sustentables.
El hidrógeno verde no tiene ese color, se lo llama así porque es ecológico, no deja huella de carbono cuando se combustiona. Se produce por la electrolisis del agua usando energía eléctrica sustentable, sea solar, eólica o de las mareas. En este proceso de electrólisis el agua se divide en sus elementos oxigeno e hidrogeno, ambos en estado gaseoso.
José Zagal (1949), químico de profesión, Ph.D., Profesor Titular y Emérito de la USACH y Premio Nacional de Ciencias Naturales 2024, conoce las potencialidades de la electroquímica desde hace más de cincuenta años, cuando el petróleo era el paradigma y las energías renovables permanecían como propuestas experimentales. En esta entrevista nos hablará sobre el desarrollo de la energía en los próximos años, las grandes oportunidades de un país como Chile y de la importancia de soñar.
P: ¿Cómo llegó usted a este campo?
R: Yo egresé de la Universidad de Chile como Químico. En mi caso personal tenía un gran interés en la investigación científica. Luego me incorporé a la Usach con la intención de viajar a Estados Unidos a obtener un doctorado. Justamente, en el Departamento de Química de la entonces Universidad Técnica del Estado conocí a su director, al Dr. Arturo Meléndez, quien era electroquímico y recién había vuelto con un doctorado de Francia y me entusiasmó ésta disciplina. La electroquímica ya era un área de importancia en Chile, ya que se utilizaba en la electrorefinación del cobre y veíamos sus potencialidades. Los procesos de electrorefinado le agregan valor al cobre. Hoy lamentablemente exportamos el cobre con menor valor agregado que antes. Yo supuse que la electroquímica podría jugar un papel importante en el futuro de nuestro país debido a sus múltiples recursos mineros y energéticos. En esa época, cuando todavía era estudiante de pregrado de la U. de Chile, visité la Fundición Ventanas donde se producía cobre electrolítico, y se utilizaba la electroquímica que era un área con mucho potencial en nuestro país. Posteriormente apareció la industria de la cloro-soda (N. de la R.: El cloro-soda es un proceso industrial que utiliza la electrólisis de agua salada (cloruro de sodio) para producir cloro gaseoso y soda cáustica) y más tarde apareció el litio en escena, cosa que me indicó que había tomado un buen camino profesional.
P: En esa época, ¿Había conciencia sobre la necesidad de contar con energías limpias?
R: En los setenta, especialmente por la crisis del petróleo de la época ya se hablaba de energías limpias y también del hidrógeno verde, pero no en Chile, sino en Estados Unidos y en los países desarrollados. En ese entonces era un tema importante en el mundo. Acá en Chile el hidrógeno verde empezó como tema recién con el gobierno anterior, es decir, pasaron cuarenta años antes de que fuera tema acá. Hablé muchas veces en el Senado sobre esto y finalmente comenzó a hacerse grandes inversiones en la zona de Antofagasta y en la zona de Magallanes para producir electricidad a partir del sol en el norte y de los vientos en la zona de Magallanes. Hay muchos proyectos funcionando en este tema y creo que Chile está siendo pionero en energías limpias. Pero tomo años que el país tomara ese rumbo y existen muy pocos expertos en Chile en este tema y se investiga relativamente poco todavía en el país, pero está mejorando. La Seremi de Energía de la región de Antofagasta, la ingeniera Dafne Pino Riffo fue tesista mía y está desarrollando una labor muy importante en esa región relacionada con la generación de energía eléctrica fotovoltaica e hidrógeno verde.
P: ¿Por qué cree usted que ocurre eso?
R: Hay poca gente que sepa de estas cosas, pocos especialistas, la mayoría de los políticos no son científicos. En Estados Unidos y en los países desarrollados hay un estrecho contacto entre ciencia y política, pero en Chile todavía. no es así. Aunque se hacen cosas, la verdad es que hemos partido tarde.
El concepto de electroquímica
P: Profesor, ¿Podría ayudarnos a definir el concepto de electroquímica, electrocatálisis y electrólisis?
R: La electrolisis y la electrocatálisis están dentro del concepto “electroquímica”. La electroquímica es la química que ocurre cuando se hace pasar una corriente eléctrica por un par electrodo. Estos electrodos tienen diferente polaridad. Uno es el polo positivo o ánodo y el otro es el polo negativo o cátodo. La electrocatálisis es un proceso electroquímico que acelera una reacción química mediante la presencia de catalizadores en ambos electrodos. Esa electricidad se puede usar para muchos fines, como los que vemos diariamente en la batería de un celular que es la que almacena la energía eléctrica en forma de compuestos químicos. Es gracias a la energía eléctrica externa que la batería almacena energía cuando ocurre el proceso de carga.
P: ¿Podría describir dónde se utiliza actualmente?
R: Es un área del conocimiento bastante grande, donde incluso existe una Sociedad de Electroquímica. La electroquímica involucra la energía, la electromovilidad, la electroquímica del cobre, el cloro que utilizamos para limpiar nuestras casas se produce con métodos electroquímicos. Cada vez que cargamos el celular estamos usando electroquímica, cada vez que usamos una linterna. Usamos la electroquímica en herramientas portátiles, taladros, aspiradoras que se mueven solas. Todo lo inalámbrico requiere electroquímica. Ahora las baterías están siendo más grandes. Se puede descontaminar el agua mediante electricidad. En Chile hay poca electroquímica, pero debería haber más.
P: ¿Podría explicarnos cómo funciona una batería?
R: La mejor forma de explicarlo es a través de una analogía. La batería de tu teléfono móvil, por ejemplo, descarga su energía de forma espontánea para que el dispositivo funcione. Esto es como la analogía de la roca que cae desde la cima de una montaña. La caída de la roca puede suceder por si sola, sin necesidad de aplicar una energía externa. En cambio, para volver a colocar la roca en la cima de la montaña, es necesario gastar energía. Con la batería del móvil sucede lo mismo: para que vuelva a su estado inicial y pueda liberar energía de nuevo, hay que cargarla. Este proceso no es espontáneo, requiere un aporte de energía externa. Ambas reacciones, la espontánea y la no espontánea, están intrínsecamente interrelacionadas y se complementan. Al usar una batería, estamos cargándola con energía eléctrica y descargándola de forma espontánea.
P: ¿Si pudiera contarme brevemente la historia de la electrocatálisis?
R: La ciencia como tal ha tenido una evolución muy lenta al principio. El griego Demócrito describió el átomo, pero fue recién en la Revolución Industrial que la ciencia comenzó a tener un avance vertiginoso, porque al inventar la máquina de vapor y descubrir los mecanismos de la termodinámica, eso marcó a los países desarrollados y no desarrollados.
Un proceso fundamental
Actualmente, la electroquímica es un proceso fundamental en la producción de hidrógeno verde.
P: ¿Desde cuándo se sabe del hidrógeno?
R: Una de las primeras referencias al hidrógeno, si no la primera, se puede leer en la “Isla Misteriosa” de Julio Verne, publicada en 1874, donde se la menciona como el combustible del futuro.
P: ¿Qué es el hidrógeno verde?
R: El hidrógeno verde se produce descomponiendo la molécula de agua, que tiene una molécula de oxígeno y dos de hidrógeno. Posteriormente, el hidrógeno producido se almacena en forma de gas, muy limpio. Actualmente se habla de “hidrógeno verde”, pero ese no es un buen apellido, porque el hidrógeno es transparente. En realidad, debería llamarse “hidrógeno ecológico”.
P: ¿Cómo ve el desarrollo de la industria del hidrógeno verde en Chile?
R: Hay poco desarrollo nacional, porque los electrolizadores son de gran tamaño y están llegando todos desde afuera. Excepto algunas empresas chilenas, son casi todas empresas extranjeras. En Chile hay un problema con el hidrógeno porque la industria está dentro del esquema extractivista. Por ejemplo, vamos a producir hidrógeno, pero las tecnologías y las empresas son en su gran mayoría extranjeras y en este sentido, falta desarrollo local. Aunque hay empresarios, estos son chicos y ponen la plata de su bolsillo a veces para avanzar. Les ha costado salir adelante. Hay desconfianza en la tecnología y los bancos no se interesan por lo general en financiar proyectos de este tipo.
P: ¿Las universidades se están preparando?
R: Existe un buen número de electroquímicos en Chile. En la USACH, la Universidad de Chile, Universidad de Antofagasta, la Pontificia Universidad Católica de Chile y la Universidad Católica de Valparaíso, La Universidad Técnica Federico Santa María, entre otras. En nuestra universidad, en Física tenemos a Daniel Serafini que trabaja en pilas de hidrógeno. En Química tenemos a Marcelo Herrera, Domingo Ruiz, Maritza Páez, Ingrid Ponce, María Jesús Aguirre, Jorge Pavez, Federico Tasca, Cristian Berrios, Francisco Silva, Ignacio Azócar y Rodrigo Segura, que cubren una variada temática de la electroquímica pero se fueron recientemente dos muy buenos investigadores a una Universidad Privada. Acabo de regresar de Alemania de una Conferencia Internacional de Electroquímica y había 8 investigadores chilenos, todos de la Usach presentando ponencias. Fue una sorpresa muy agradable. También me encontré con una destacada investigadora chilena que lamentablemente dejó Chile y trabaja ahora en una Universidad en Alemania.
P: Eso en el campo de la investigación, ¿pero a nivel de mallas curriculares en las universidades?
R: La electroquímica es importante y se ve integrada en algunos cursos, pero es poco todavía, debería tener más importancia porque la electroquímica está presente en mucha tecnologías avanzadas.
P: ¿Cuál es la coyuntura que explica el impulso al hidrógeno verde como vector energético?
R: Chile puede ser un líder porque tenemos sol, viento en el sur, una geografía adecuada que no la tiene Alemania, por ejemplo, pero ellos tienen muchos más avances que nosotros, Israel también tiene mucho avance, los países nórdicos, Estados Unidos no tanto porque todavía depende del petróleo. En Chile he visto con sorpresa que muchos buses son eléctricos, hay triciclos que es común ver de reparto y autos también. En ese sentido, estamos bien. Vamos en la dirección correcta.
P: ¿Qué viene hacia el futuro?
R: Es difícil predecir el futuro, por eso los científicos estamos avanzados porque estamos trabajando en cosas pensando a veinte años plazo o mucho más. Muchos industriales piensan a corto plazo. No les interesa, no tiene por qué interesarles ya que su meta principal es producir y generar ganacias. Hace falta más innovación. La economía de Chile la controlan unas pocas familias a las que el emprendimiento no les interesa. No hay libre competencia. Es muy escaso el apoyo que reciben los emprendedores del sector privado. Hay iniciativas interesantes como el Start-Up Chile pero se necesitan muchas más. Voy a dar un ejemplo concreto de nuestras grandes falencias. A mediados del año 2011 el inversionista y emprendedor Arnon Kohavi llegó a Chile con el fin de fundar un nuevo polo tecnológico, convencido del potencial de nuestro país pensando que el próximo Skype, Facebook, Waze o Mercado Libre provendrían de Chile. Sin embargo sólo bastaron 6. meses a este emprendedor para darse cuenta que debería abandonar Chile e irse a un lugar más adecuado y de hecho se fue a Singapur. En una entrevista señaló que si bien Chile es una nación con potencial, la forma de pensar de la sociedad y las escasas oportunidades que le brinda a sus jóvenes son una cortapisa a cualquier emprendimiento. El emprendedor israelita realizó un dura crítica en contra a quien describe como las familias que con controlan Chile y su nula voluntad para promover cambios en la sociedad.
A Chile le va tomar mucho tiempo para desarrollar el clima correcto. No basta la buena voluntad del gobierno y de un grupo de personas para crear lugares como Silicon Valley, o Israel o Finlandia. Existe en Chile una brecha generacional que espero se vaya disipando, pero es difícil ya que también los recusros para la investigación científicas y la innovación son todavía escasos comparados con países desarrollados. Por ejemplo Chile invierte solo el 0.4 % del PGB. En cambio Estados Unidos invierte el 3,4 % al igual que Japón, Corea del Sur el 5,0 %, Taiwán el 4,0 % e Israel el 6,3 %. Estamos muy lejos de esas cifras todavía y no se prevén cambios muy grandes en el futuro inmediato.
De cara al futuro
En los años en que el profesor Zagal estudió química, el ciclo de producción de energía mediante electricidad y su almacenamiento eran asuntos de la ciencia ficción, pero el Dr. Zagal siguió su corazonada. “Me interesaba toda la ciencia en general. Podría haber sido biólogo, astrónomo o físico, pero opté por la electroquímica”, dice. Lo que me marcó fue una Beca que gané cuando todavía estaba en el Colegio y pasé un verano trabajando en un laboratorio de biofísica de la Universidad de Chile. Siendo todavía un colegial me fasciné con los trabajos que se hacían en ese laboratorio de Beucheff de la Universidad de Chile por allá por el año 1966. Al año siguiente entre a estudiar Química en la misma Universidad.
P: ¿Cuáles eran sus fantasías de niño?
R: Cuando era niño, mis fantasías eran el espacio y viajar por él. Leía muchos cómics de ciencia ficción y me imaginaba conociendo animales extraños. También me atraía la fantasía y la aventura en general, como los viajes a lugares extraños de Julio Verne. Recuerdo que en el cine mostraron una película sobre un grupo de científicos que se achicaban y que viajaba por el cuerpo humano en un submarino con el fin de destruir un tumor del cerebro de un destacado científico con el fin de salvarle la vida. No sé si los jóvenes de ahora se sentirán atraídos por este tipo de temas. Creo que siempre los hay y pueden ser personas que optan por la carrera científica.
P: Hagamos un llamado a los niños y niñas. ¿La materia prima está en nuestro país?
R: La ciencia ficción es a veces muy predictiva y atrae al público. Los niños deberían ver ciencia ficción porque la ciencia del mañana puede ser ficción hoy. Cuando yo era niño, yo me imaginaba el mundo de Julio Verne porque quería ir a la Luna. Me impactaron sus historias y muchas otras. Pero ahora hay un astronauta en el espacio y a nadie le interesa, ya no es noticia. Tienes que interesar al niño en la fantasía, porque la fantasía se hace realidad muchas veces. Hay que pensar en 100 años en el futuro o más. Julio Verne ya pensaba hace 200 años en el hidrógeno en sus libros, como La isla Misteriosa y en Veinte mil leguas de viaje submarino, donde el Nautilus funcionaba con hidrógeno. La ciencia ficción te permite soñar, imaginar lo inimaginable. Einstein decía que la imaginación es más importante que el conocimiento. La Inteligencia Artificial está revolucionando el mundo y la enseñanza debería focalizarse más en el hacer, en desarrollar, crear que en estudiar materias.
P: Y pensando en el futuro, pensando en la ciencia ficción: ¿Hay alguna fuente energética que se esté estudiando que recién se encuentre en etapa de ciencia básica?
R: La fusión nuclear todavía está en etapas de desarrollo (sol artificial). La fusión nuclear está ocurriendo permanentemente en el astro Rey pero hasta ahora no se ha creado un reactor nuclear que genere energía como lo hace el sol. Creo que, mirando hacia el futuro, el ser humano también va a ir a buscar recursos al espacio. La minería espacial es el futuro. Tenemos que considerar que Júpiter, el planeta más grande del sistema solar, está hecho de casi puro hidrógeno. Júpiter pesa 317 veces más que la Tierra, así que, si lo traemos hidrógeno desde allá, prácticamente tendremos hidrógeno para siempre pero la enorme gravedad de Júpiter lo hace difícil, pero justamente como es difícil lo hace interesante. Le preguntaron a John F. Kennedy porqué quería enviar hombres a la Luna y contestó, porque es difícil. En futuro lejano dejaremos de lado el hidrógeno verde de Chile para hacer minería espacial, además de traer muchos metales nobles desde el espacio que son escasos en la tierra. Es peligroso que nuestra economía dependa fuertemente de los recursos naturales con poco o escaso valor agregado. Ya tuvimos una mala experiencia a comienzos del siglo 20 cuando el químico alemán, Fritz Haber (Premio Nobel de Química) inventó el salitre sintético y que reemplazo casi completamente a nuestro salitre y la economía chile sufrió mucho con eso. Durante la década de 1920, la hasta entonces muy rentable industria del salitre en Chile entro en recesión yno se recuperó jamás. En 1922 paralizaron 91 de las 134 oficinas salitreras que operaban en las provincias de Tarapacá y Antofagasta. Ese fenómeno se podría repetir con otros recursos si no desarrollamos tecnologías avanzada en nuestro país para darle valor a nuestros recursos naturales. Tener tantos recursos naturales ha sido perjudicial para Chile porque no ha estimulado la creatividad, el desarrollo, la creatividad.