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Extraer hidrógeno y oxígeno del agua con imanes: el experimento de un ingeniero español viaja al espacio

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Aprovechando el ‘extraño’ comportamiento del agua en el espacio, el ingeniero aeroespacial granadino Álvaro Romero intentará demostrar que su prototipo funciona a bordo de la nave del magnate Jeff Bezos

En el espacio ocurren cosas que en la Tierra nos parecen extrañas. Para empezar, todo parece estar flotando, sin el ancla de la gravedad. «En realidad, la gravedad no desaparece. Lo que ocurre es que estamos en caída libre, igual que todo a nuestro alrededor; y, como todo está cayendo simultáneamente, las aceleraciones relativas entre los objetos se hacen casi cero y todo esto provoca que no percibamos la gravedad», explica Álvaro Romero Calvo. Este ingeniero aeroespacial que atiende a ABC por videollamada desde Boulder (Colorado, EE.UU.) sabe muy bien de qué habla y las ‘rarezas’ que a nuestro ‘juicio terrestre’ ocurren a tan solo unos cientos de kilómetros sobre nuestras cabezas. No en vano su experimento, que podría

ser básico para los futuros viajes espaciales y el asentamiento humano en otros mundos, se probará próximamente en una misión no tripulada dentro del cohete New Shepard, la nave espacial con la que Blue Origin planea enviar sus primeros turistas al espacio.

Romero, graduado en Ingeniería Aeroespacial y máster en Ingeniería Aeronáutica por la Universidad de Sevilla, además de máster en Ingeniería Espacial por el Politécnico de Milán, lleva dos años realizando un doctorado en Ingeniería Aeroespacial en la Universidad de Colorado Boulder con una beca de la Fundación ‘la Caixa’. Fue precisamente junto a su director de tesis, Hanspeter Schaub, investigador en esta universidad, quien diseñó el prototipo ganador del premio Ken Souza de la American Society for Gravitational and Space Research (ASGSR), que le otorga la posibilidad de experimentar en condiciones de microgravedad en la nave de Jeff Bezos. El objetivo: aprovechar las condiciones ‘únicas’ del espacio para poder separar del agua el hidrógeno (que, por ejemplo, podría servir de combustible a la nave) y el oxígeno (básico para la supervivencia y la autonomía de una tripulación espacial) y extraer estos gases a través de sistema que casi no requiere energía, pesa muy poco y con un diseño fiable y polivalente.

«En microgravedad, los líquidos se empiezan a comportar de una manera extraña. Porque al ‘desaparecer’ el efecto de la gravedad, la fuerza que se hace dominante es la fuerza de tensión superficial y se conviertan esa especie de esferas que vemos en los vídeos de la Estación Espacial Internacional -explica Romero-. El problema es que en el espacio, cuando tienes un sistema combinado de líquidos y gases y estás interesado en extraer de ahí los gases, no resulta tan inmediato como en la Tierra. Por ejemplo, aquí, si abres una lata de refresco, las burbujas de dióxido de carbono van a la superficie y se separan automáticamente. En el espacio se quedan dentro del líquido. Pero si quieres acceder al contenido de esas burbujas, ¿qué haces?».

La electrolisis del agua se hace a través de unos electrodos sumergidos sobre los que se generan las burbujas de hidrógeno y oxígeno. El problema es que para extraerlas se necesita todo un conjunto de bombas y mecanismos de separación de fases. «Pero eso tiene un problema: este sistema consume masa, energía y provoca vibraciones en la ISS que son perjudiciales para el resto de experimentos», resalta el investigador. Es por ello que se le ocurrió que el campo en el que se ha especializado, la magnetohidrodinámica en microgravedad, podría ayudar. «Todos los líquidos son, hasta cierto punto, magnéticos. Y en concreto el agua es un material diamagnético, lo que significa que se siente repelida por los imanes. Una vez más, aquí en la Tierra casi no notamos esa ‘repulsión’ que siente el agua. “Pero en el espacio se convierte en una fuerza relevante que se puede utilizar para separar las burbujas», explica. «Básicamente, el imán expulsa el agua y atrae las burbujas de gas, y así puedes recogerlas en un punto, al que llamamos colector, y extraerlas sin ningún sistema mecánico».

La electrólisis es un proceso fundamental en la ingeniería espacial. Entre sus aplicaciones está la de servir de propulsión a las naves espaciales («podríamos utilizar la Luna como una ‘gasolinera’ de camino a Marte y Marte como una estación de repostaje de vuelta a la Tierra. Y eso nos evita montar todo el combustible desde la Tierra, que sería muy poco eficiente») o para generar atmósferas respirables, explica Romero, que recientemente ha sido admitido como estudiante investigador visitante en el grupo de Investigación, Tecnología, e Ingeniería Electroquímica del Laboratorio de Propulsión a Reacción (JPL) de la NASA. «Llegan años muy interesantes para la exploración espacial», dice con una sonrisa. Quizá estemos delante de uno de sus protagonistas.

 

Más allá de la ingeniería: ciencia básica en el espacio

En paralelo al diseño del experimento que volará próximamente en la nave de Blue Origin, Romero está desarrollando junto a los profesores Miguel Ángel Herrada Gutiérrez Gabriel Cano Gómez, de la Universidad de Sevilla, modelos analíticos y numéricos que le permitan estudiar en profundidad aspectos fundamentales detrás de la relación entre la mecánica de fluidos en microgravedad en combinación con el magnetismo. «Detrás de este experimento hay muchas cuestiones de ciencia básica. Por ejemplo, ¿cuál es el efecto de un campo magnético en la producción de burbujas en la superficie de los electrodos? ¿Qué campo magnético necesitamos para separar esas burbujas y qué diámetro adquieren esas burbujas cuando salen del electrodo? Todo esto tiene aplicaciones en muchísimos campos».

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