¿Hidrógeno y Agua Dulce a partir del Agua de Mar? Surge una Solución Solar

Responder a la demanda de agua e hidrógeno

El agua dulce es un recurso limitado en muchas regiones con población creciente. La desalinización puede ampliar el suministro, pero requiere energía, instalaciones costeras y una gestión responsable de la salmuera. Al mismo tiempo, el hidrógeno obtenido con electricidad de bajas emisiones podría servir como materia prima o combustible en algunos procesos difíciles de electrificar, aunque su costo y eficiencia siguen limitando la adopción.

Un equipo de Johns Hopkins University, Michigan State University, Cornell University, Lehigh University y MIT estudió una forma de integrar energía fotovoltaica, destilación de agua de mar y electrólisis. Publicó el prototipo en Energy & Environmental Science con el título «Over 12% efficiency solar-powered green hydrogen production from seawater».

Aprovechar el agua de mar sin introducirla en el electrolizador

El agua de mar cubre cerca del 70 % de la superficie terrestre y una gran parte de la población vive cerca de la costa. Sin embargo, no es apta para beber o regar sin tratamiento. Tampoco se introduce directamente en este electrolizador PEM: la sal y otros componentes causarían corrosión, incrustaciones y reacciones no deseadas.

Fuente: StatsMapsNPix

El sistema evapora primero el agua de mar. La sal queda en la corriente concentrada y el vapor se condensa como agua desalinizada. Parte de esa agua purificada alimenta la electrólisis; el excedente podría destinarse a otros usos después de verificar que cumple las normas de potabilidad y realizar el tratamiento posterior necesario. Por tanto, «hidrógeno a partir de agua de mar» describe una cadena integrada de desalinización y electrólisis, no electrólisis directa del mar.

La captación de agua atmosférica, el tratamiento de aguas residuales y otras técnicas también pueden ayudar en lugares concretos. La mejor opción depende de clima, energía, distancia, calidad del agua de entrada, salmuera, mantenimiento y escala.

Usar mejor la energía solar

Una célula fotovoltaica convierte solo una parte de la radiación solar en electricidad. Buena parte del resto se transforma en calor, que además puede reducir el rendimiento del panel. El dispositivo híbrido emplea ese calor residual para evaporar una película fina de agua de mar y utiliza la electricidad del panel para el electrolizador.

Fuente: Energy & Environmental Science

La integración busca tres resultados: electricidad, agua desalinizada e hidrógeno. El enfriamiento por evaporación también puede mejorar temporalmente el rendimiento fotovoltaico. La afirmación no implica una eficiencia solar total del 100 %: siempre existen pérdidas ópticas, térmicas, eléctricas y electroquímicas.

Integración de los procesos

Fuente: Energy & Environmental Science

• La destilación y la electrólisis comparten superficie y parte de la infraestructura.
• Una mecha capilar mantiene una película fina de agua en contacto térmico con el panel.
• El calor residual impulsa la evaporación y ayuda a enfriar la célula fotovoltaica.
• El vapor desalado se condensa antes de llegar al electrolizador PEM.
• Una separación física evita el contacto directo entre el agua salada y los electrocatalizadores.

Fabricación y funcionamiento

El evaporador y el electrolizador PEM están separados por un espacio de aire. La presión de vapor y el cambio de fase transfieren agua y energía entre subsistemas. El flujo de agua de mar ayuda a limitar la acumulación de sal, pero un sistema comercial todavía necesitaría controlar incrustaciones, bioensuciamiento, corrosión, limpieza, calidad del condensado y descarga de salmuera.

Fuente: Energy & Environmental Science

Fuente: Energy & Environmental Science

La corriente de salida es agua de mar algo más concentrada. Antes de una descarga a gran escala sería necesario estudiar mezcla, temperatura, sustancias de limpieza y efectos ecológicos locales. El agua condensada tampoco debe describirse automáticamente como potable sin análisis microbiológico, químico y de materiales del sistema.

Prueba del prototipo

El equipo construyó una célula de 10 por 10 centímetros. Bajo luz solar natural informó una producción de hidrógeno de 200 mililitros por hora y una eficiencia solar a hidrógeno del 12,6 %. Son resultados del prototipo, no de una planta comercial ni una garantía de rendimiento constante.

Fuente: Cornell University

La prueba exterior utilizó agua de mar real y mostró que las nubes reducían la producción. Para escalar harían falta datos de larga duración sobre degradación del panel, membrana y electrodos; balance hídrico; rendimiento estacional; mantenimiento; seguridad del hidrógeno y resistencia a tormentas y contaminación costera.

Fuente: Energy & Environmental Science

Viabilidad económica

Los investigadores presentaron un modelo que proyecta que el hidrógeno podría acercarse a 5 dólares por kilogramo tras tres años de funcionamiento y a 1 dólar por kilogramo en un horizonte de 15 años. Es una estimación condicionada por vida útil, utilización solar, financiación, componentes, sustituciones, operación y escala; no es un costo demostrado por el prototipo.

Fuente: Energy & Environmental Science

La integración podría ahorrar parte de la infraestructura de electricidad y tratamiento de agua, pero una planta real seguiría necesitando compresión o almacenamiento de hidrógeno, tuberías, controles, seguridad, terreno, limpieza, reposición de componentes y permisos. También debe compararse con una planta fotovoltaica, desaladora y electrolizador separados y optimizados para cada emplazamiento.

Una empresa expuesta al mercado del agua: Xylem

Xylem ofrece equipos y servicios para agua potable, aguas residuales y aplicaciones industriales. Su catálogo incluye bombas, tratamiento, medición, análisis, redes digitales y soluciones para agua ultrapura. Esta exposición es más amplia que la tecnología experimental del estudio y no implica que Xylem comercialice el dispositivo HSD-WE.

Fuente: Xylem

La demanda de infraestructura hídrica puede beneficiarse de tuberías envejecidas, escasez, normas de calidad y tratamiento de contaminantes como los PFAS. Los inversores deben considerar contratación municipal, gasto de capital, integración de adquisiciones, competencia, ciclos industriales, divisas, márgenes y valoración. Las cifras de empleados, clientes, cuota de mercado y gasto en I+D cambian y deben comprobarse en los informes más recientes.

Fuente: Xylem

La presencia de Xylem en mercados esenciales no convierte su acción en una empresa de servicios públicos ni elimina el riesgo cíclico. Esta sección es información general y no una recomendación de inversión.

Últimas noticias sobre Xylem Inc.

Estudio citado

Xuanjie Wang et al. (2025), «Over 12% efficiency solar-powered green hydrogen production from seawater», Energy & Environmental Science. https://doi.org/10.1039/D4EE06203E