Peter Strasser lo dice con una naturalidad que casi desconcierta: «Nuestras reacciones clave ya están funcionando en el laboratorio». No habla de un experimento lejano ni de una promesa para dentro de veinte años. Habla de algo que ocurre ahora, en una célula electroquímica, en un edificio de la Technische Universität Berlin. Y lo que ocurre es esto: el CO₂ y el agua entran juntos. La electricidad hace su trabajo. Y de la célula sale etileno, la materia prima con la que se fabrica combustible sintético para aviones.
Lo normal, hasta ahora, era hacer las cosas en dos pasos. Primero, electricidad y agua producían hidrógeno verde. Ese hidrógeno se comprimía, se almacenaba, se transportaba. Y después, en otro reactor, se combinaba con CO₂ para sintetizar el combustible. Dos plantas, dos inversiones, dos momentos en los que algo podía fallar. La cadena de los e-fuels siempre ha tenido ese eslabón intermedio, el hidrógeno, que se come una parte importante de la energía y del presupuesto.
El equipo de Strasser quiere eliminar ese eslabón. No producirlo antes. No almacenarlo. No transportarlo. Simplemente, que el CO₂ y el agua reaccionen directamente en la misma célula, con la electricidad como único aporte externo. El hidrógeno sigue presente en el producto final, porque el etileno es C₂H₄ y alguien tiene que poner esos átomos de hidrógeno. Pero ya no es un vector energético independiente. Es un átomo que se toma del agua en el mismo lugar donde se toma el carbono del CO₂.
Si funciona a escala, la cadena se acorta. Se ahorra energía. Y, sobre todo, se evita el problema de almacenar hidrógeno, que es una de las grandes barreras para que los combustibles sintéticos sean competitivos.
El problema del hidrógeno intermedio
Para entender por qué esto importa, conviene repasar cómo se fabrican los e-fuels hoy. El proceso convencional es una Power-to-Liquid de libro: electricidad renovable alimenta un electrolizador que separa el agua en hidrógeno y oxígeno. Ese hidrógeno se comprime, se almacena y se transporta hasta una planta de síntesis. Allí, se combina con CO₂ capturado y, mediante procesos termoquímicos, se obtiene el combustible final .
Cada uno de esos pasos tiene un coste energético y económico. El hidrógeno es un gas difícil de manejar: ocupa mucho volumen, necesita presiones altas o temperaturas muy bajas, y su transporte añade complejidad. Eliminarlo del proceso no es un detalle menor. Es quitar una planta entera de la ecuación.
En la electrólisis directa de CO₂, el dióxido de carbono se reduce en el cátodo mientras el agua, en el mismo compartimento, suministra los átomos de hidrógeno que la reacción necesita. El producto ya no es hidrógeno gaseoso, sino una molécula orgánica (etileno, en el caso del proyecto JEThylen) que se puede procesar directamente .
JEThylen: el proyecto que quiere saltarse el paso intermedio
El proyecto se llama JEThylen y está coordinado por Siemens Energy. Participan la TU Berlin, el Instituto Fraunhofer IGB y el think tank de aviación Bauhaus Luftfahrt. La financiación viene del Ministerio Federal de Investigación, Tecnología y Espacio de Alemania, dentro del programa DISCO₂, con aproximadamente un millón de euros para la TU Berlin.
El objetivo es convertir CO₂ en etileno. El etileno es una de las materias primas más importantes de la industria química y, en este contexto, el punto de partida para fabricar combustible sintético de aviación. En un paso posterior, las moléculas de etileno se unen formando cadenas más largas de hidrocarburos y se refinan hasta obtener el combustible final.
La ventaja de hacerlo así, según Strasser, es que la cadena de procesos es comparativamente corta y opera a temperaturas relativamente bajas. Menos pasos, menos energía perdida por el camino. Ahí está el ahorro.
Los números que tienen que cambiar
El proyecto no es una declaración de intenciones. Tiene objetivos concretos y medibles. Y las cifras actuales dejan claro que hay mucho margen de mejora.
Hoy, la célula funciona a unos 4,5 voltios. El objetivo es bajarla a 2,5 voltios. La eficiencia energética actual ronda el 27%. La meta es llegar al 50%. Y la durabilidad: hoy se mide en pruebas de laboratorio; el objetivo es un funcionamiento estable de al menos 1.000 horas.
Hay otro salto que no es menos importante: el tamaño. Los experimentos de laboratorio trabajan con electrodos de unos 10 cm². La planta técnica que quieren construir permitirá celdas de varios cientos de centímetros cuadrados. Y a partir de ahí, desarrollarán conceptos para escalar hasta 0,5 m² de superficie de electrodo, es decir, 5.000 cm² .
Para que nos hagamos una idea: pasar de 10 a 5.000 centímetros cuadrados no es un ajuste. Es un cambio de escala que exige repensar el diseño de la celda, la gestión del agua, la evacuación del producto y la estabilidad de los materiales.
El otro proyecto: INNOCELL y el problema del «flooding»
JEThylen no es el único proyecto. La TU Berlin también lidera INNOCELL, centrado en un desafío más fundamental: cómo diseñar celdas de electrólisis que funcionen de forma estable a mayor escala. La financiación para este proyecto es de 1,6 millones de euros.
El punto de partida es un diseño de celda patentado por la TU Berlin para electrodos de difusión de gas. Estos electrodos permiten que el CO₂ gaseoso llegue directamente al catalizador, lo que permite alcanzar altas densidades de corriente. El problema es que, con el tiempo, el electrolito líquido inunda los poros del electrodo. Es lo que se conoce como flooding, y cuando ocurre, el proceso se degrada o se detiene.
La solución que proponen: sustratos poliméricos hidrófugos y aislantes eléctricos. Al repeler el líquido, evitan que los poros se obstruyan y permiten que la celda funcione de forma estable incluso con altas densidades de corriente. Las pruebas se realizan a temperaturas de 60 a 80 °C y presiones de hasta 30 bar, condiciones relevantes para aplicaciones industriales.
INNOCELL no se limita al etileno. También investiga la producción de monóxido de carbono (CO), un componente del gas de síntesis que se usa para fabricar metanol y otros combustibles sintéticos. La decisión sobre qué aplicación escalar se tomará en función de los resultados que se obtengan.
La letra pequeña (y por qué conviene no emocionarse demasiado)
El anuncio es prometedor, pero hay que leerlo con cuidado. El propio análisis de Swiss Power-to-X señala varios matices que conviene tener presentes.
Primero, la eficiencia. El 27% actual significa que aproximadamente tres cuartas partes de la energía que entra en la célula no acaban en el producto. Incluso el objetivo del 50% no es directamente comparable con un electrolizador de agua, porque aquí el producto es etileno, no hidrógeno. La comparación justa sería la cadena completa (electrólisis de agua + síntesis + upgrading) frente a la electrólisis directa + upgrading. Y esa comparación solo será posible cuando ambas rutas se midan a escala similar.
Segundo, la durabilidad. 1.000 horas son unas seis semanas de funcionamiento continuo. Para una planta industrial, eso es poco. Es una prueba de concepto, no una validación comercial.
Tercero, la escala. Pasar de 10 cm² a varios cientos de cm² es un paso importante para un proyecto de investigación. Pero incluso el concepto de 0,5 m² describe una sola celda. Una planta industrial de e-SAF necesitaría muchas de ellas.
Y cuarto, hay preguntas abiertas que el comunicado de la TU Berlin no aborda: cómo se gestionará la selectividad del producto (que la célula produzca etileno y no otras moléculas) y cómo se separará el producto de los subproductos .
