Impulsados por hidrógeno e ingenio

En el marco de su 50 aniversario, la Universidad del Valle de Guatemala (UVG) sigue alcanzando éxitos a través de la labor de investigación impulsada por sus estudiantes y docentes.

Han sido un par de meses muy gratificantes para la UVG. Entre los diferentes reconocimientos que han obtenido sus estudiantes y facultades, el proyecto ΠH2 quedó entre los finalistas de la competencia Tech-I de la iniciativa Global Innovation through Science and Technology , del Departamento de Estado de los Estados Unidos y la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia.
pi-logoEl proyecto ΠH2 busca crear energía a través de la producción de hidrógeno a partir de orina y sobresalió entre casi 800 postulantes de diferentes partes del mundo, gracias a una votación pública y la evaluación de un panel de expertos. La idea surgió como una respuesta para mejorar la calidad de vida de familias en situación de pobreza, mismas que carecen de acceso a agua, electricidad y otros servicios básicos.

El éxito de esta tentativa se debe en parte a que se ha llevado a cabo a través de un “megaproyecto” una modalidad de trabajo interdisciplinario de la UVG. Este megaproyecto reúne a tres estudiantes de último año de Ingeniería Química, uno de  Mecatrónica, una de Ingeniería en Administración y una de la Licenciatura en Bioquímica, bajo la tutela del ingeniero José Andrés Hernández.

Una vez conformado el equipo, los académicos se centraron en resolver el problema del agua en las comunidades de Guatemala, donde una gran parte de la población no cuentan con una fuente cercana o sanitaria del líquido vital. Niños y mujeres son responsables de realizar largo viajes por el agua y ocupan un estimado de 80 horas semanales para recogerla de pozos  cercanos.

La generación de energía beneficiaría a las comunidades con acceso restringido a la misma. La visión del proyecto es generarla a partir de la orina humana –una fuente gratuita–  y implementar en una unidad que haga funcionar una bomba de agua, para coadyuvar así a resolver el problema de falta de agua.

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Celda electrolítica para generar hidrógeno

Con una batería de 600Ah y 12V (7200 W), se espera producir poco más de 300 gramos de hidrógeno por hora con una celda electrolítica. Este hidrógeno impulsará un motor, que se conectará a una bomba centrífuga o a otros dispositivos que requieren energía. Los motores pequeños que por lo general utilizan gasolina o combustibles similares pueden adaptarse fácilmente para trabajar con hidrógeno con la sustitución de algunos componentes mecánicos. Las pruebas realizadas revelan menores emisiones y consumo de combustible en los motores alimentados por hidrógeno.

La bomba conectada al motor, llevará agua hasta su punto de distribución en la comunidad. La batería se recarga durante el día por un panel solar, así como durante el funcionamiento utilizando un alternador, ya que no todos de la salida del motor se requiere para alimentar la bomba. Según los cálculos del equipo, el motor suministrará suficiente energía para bombear más de 3500 litros por hora, más que suficiente para lo que se considera el uso diario actual en una comunidad guatemalteca típica.

La unidad proporcionará información sobre cómo la energía de la combustión de H2 puede ser utilizado en diferentes aplicaciones tales como bombeo de agua, la producción de electricidad, el agua de riego, fresado, etc. Como un beneficio adicional, durante la electrólisis en la orina se reduce el contenido de urea, un contaminante importante en las aguas residuales.

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Margarita Flores, de Ingeniería Química. Laboratorio de Operaciones Unitarias, UVG.

El proyecto se encuentra en la etapa de diseño experimental. Desarrollo hoy tuvo la oportunidad de estar presente en una de las pruebas que se llevan a cabo en el Laboratorio de Operaciones Unitarias de la UVG, donde una de los estudiantes de Ingeniería Química, Margarita Flores, experimentaba los parámetros de la combustión.

La meta del equipo del megaproyecto de este año es dejar establecidos experimentalmente los parámetros para que el equipo funcione eficaz y eficientemente para que el próximo equipo pueda tomar las riendas del proyecto y construir un prototipo.

El siguiente hito es crear una unidad funcional e instalarlo en la comunidad Panimaché V en Sololá y facilitar el acceso al agua a las 44 familias que residen allí. Se espera que la unidad esté instalada para junio 2016. Debido a la volatilidad del hidrógeno, su almacenaje puede elevar el costo del proyecto, por lo que se también se trabaja para que el sistema funcione almacenando la orina (y no el hidrógeno) y dejando que esta fluya a través de la celda electrolítica bajo demanda. “Lo principal es que sea funcional”, afirma Flores. “Si vamos a entregarle algo a una comunidad no puede tener algo muy caro, sofisticado o sensible; tiene que ser algo práctico”.

Los datos y las características de la comunidad, tales como: terreno, estilo de vida y la cultura, permitirán al equipo diseñar una unidad eficiente. Para Diego Figueroa –encargado de la celda electrolítica–, una de las principales complicaciones para instalar el sistema podrá ser el choque cultural, ya que se deberá instruir a las personas a orinar en un nuevo lugar para que funcione el dispositivo. “Lo que espero del proyecto es que sea de beneficio del país, que pueda ser utilizado en lugar donde la gente no tenga otros medios de obtención de energía”, afirmó el futuro ingeniero químico.

La selección de Panimaché V se debió a una alianza estratégica con TECHO Guatemala, que  ya ha intervenido en la comunidad y tiene  buena comunicación con sus líderes, lo que servirá para poder probar adecuadamente la unidad y proporcionar educación sobre su uso.

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Ing. José Andres Hernández en la Cumbre Global de Emprendimiento 2015 en Nairobi, Kenia.

El equipo del megaproyecto espera diseñar un producto con altas oportunidades comerciales. Como finalistas en la competencia de GIST, Hernández viajó a Kenia del 25 al 26 de julio, a presentar el proyecto ante emprendedores y personalidades. Entre los asistentes a la premiación –que formó parte del la 6.a Cumbre Anual de Emprendimiento–, estuvieron el presidente de Estados Unidos, Barack Obama, el empresario Richard Branson, y el artista y filántropo Akon. Durante el desarrollo de esta Cumbre, el ingeniero guatemalteco pudo asistir a varios seminarios enfocados al emprendimiento y constató que hay mucho interés por las aplicaciones prácticas de ΠH2, especialmente en el mercado africano.

En cuanto a la situación de la investigación en Guatemala, Flores afirma que es una necesidad básica para el desarrollo: “Si no lo hacemos nosotros como generaciones jóvenes a cambiar esa cultura y a motivar a otras personas a hacerlo, nunca vamos a salir adelante”. Por su parte, Eduard Peters, el tercer estudiante de Química del equipo, considera que falta incentivos y, a la vez, reconoce la oportunidad que han tenido:

Acá en el laboratorio estamos conociendo sobre cómo hacer un trabajo de investigación que pueda ser aceptado a un nivel internacional. Tal vez no todos pueden ser investigadores, pero hay que identificar a aquellas mentes que nacieron para ello y darles las herramientas para que lo hagan(…) Y creo que descansa en las instituciones educativas, en las universidades principalmente,  porque aunque en industria se haga investigación y desarrollo, en el ámbito privado se queda adentro; cuando lo haces en el mundo de la academia sí sale, y eso enaltece en cierta forma el nombre de Guatemala, que esté generando conocimiento para la humanidad”.

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Los integrantes del equipo acompañados por el Embajador Robinson de Estados Unidos y el Rector de UVG, Roberto Moreno.

 Equipo ΠH2
Ingeniería Química: Margarita Flores, Diego Figueroa, Eduard Peters
Ingeniería en Administración: Rossana Loí
Ingeniería en Mecatrónica: Raúl Rivera
Licenciatura en Bioquímica: Sofía Pallais
Asesor: Ing. Andrés Hernández

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