José Ramón Serrano, investigador de la UPV: “Nuestro motor térmico sin emisiones es superior al eléctrico”

¿Un motor térmico sin emisiones? Parece imposible, pero existe y es español. Se trata de un motor convencional, diésel o gasolina que gracias a unas membranas cerámicas es capaz de no emitir gases ni partículas por su tubo de escape. El único “desecho” que produce es vapor de agua y dióxido de carbono (CO2) que es fácilmente recogido en un depósito para volver a generar combustible o ser valorizado en otros usos. “Esta tecnología es superior a la del motor eléctrico y tiene muchas más ventajas que la del hidrógeno”, nos dice José Ramón Serrano, uno de los investigadores de la Universidad Politécnica de Valencia que han patentado el invento.

Pregunta: ¿Por qué es su motor superior a otros?

Respuesta: Como cualquier eléctrico es un motor cero emisiones del repostaje a la rueda, ya que no tienen ninguna emisión contaminante ni de gases ni de partículas dañinas para la salud ni el medioambiente. Pero en cambio, tiene la misma autonomía que un motor térmico y también su facilidad de repostaje. Tiene los mejor de ambas tecnologías pero manteniendo las infraestructuras, es decir sin tener que realizar ninguna inversión multimillonaria. Y además se cumplen objetivos de emisiones de CO2 del Acuerdo de París y por supuesto los objetivos europeos de descarbonización del transporte.

P: Pero será un motor caro...

R: Esperamos que tenga el mismo precio que un motor de combustión 'normal'. Hemos conseguido que tenga el mismo desempeño, la misma potencia. El consumo es muy similar, aunque ligeramente más elevado. Pero ya hemos 'desacoplado' la relación entre consumo y CO2, es decir, que las emisiones de CO2 no dependen de lo que se consuma (de hecho siempre son cero). Y ese ligero sobrecoste del combustible quedará compensado con la valorización del CO2 y otras ventajas por ser Cero Emisiones.

P: Empecemos por el principio. ¿Cómo han logrado que no tenga emisiones?

R: Retirando el nitrógeno del aire y usando oxicombustión. Es un tipo de combustión en la que se enriquece el aire con oxígeno puro para disminuir el consumo de combustible, reducción que es aún mayor si el nitrógeno se elimina completamente del aire como hacemos nosotros. Además, minimiza las emisiones de dióxido de carbono y de óxidos de nitrógeno. Tiene unas membranas cerámicas que separan el nitrógeno del aire, trabajan a altas temperaturas y necesitan presión. Ese es el escenario ideal para un motor.

P: ¿Sería muy caro el desarrollo de la membrana y todo el proceso?

R: Ha de tener un precio competitivo y nuestra intención es que el coste de la membrana sustituya al coste de postratamiento, es decir, la limpieza de gases de escape, eliminar NOx, partículas, eliminar monóxido de carbono, hidrocarburos... todo esto es caro, supone más de un 30% del coste de un motor hoy en día. Como ese postratamiento desaparece, nos deja margen económico para la membrana.

P: ¿Se eliminan totalmente las emisiones o es tendente a cero?

R: Sería cero emisiones desde el repostaje a su uso. No hay óxidos de nitrógeno ya que no se encuentra en la mezcla que se quema (queda separado antes y se devuelve a la atmósfera), así que toda la combustión se diseña para eliminar las partículas. Se trabaja controlando la composición del oxígeno. El aire lleva un 21% de oxígeno y nosotros trabajamos con entre un 30% y un 40%. Lo que sale de la cámara de combustión es CO2 y vapor de agua. Se puede poner un pequeño catalizador de oxidación para llevar a cero las emisiones de partículas. El vapor de agua se emite a la atmósfera y el CO2 se captura y se comprime en un depósito en estado líquido, al igual que se hace con los extintores de CO2, que usan CO2 comprimido a 90 bares. El vehículo llevaría depósitos parecidos para recoger el CO2 líquido comprimido.

P: ¿Entonces el vehículo llevaría dos depósitos, uno para el combustible y otro para recoger el CO2?

R: Es una posibilidad. La otra más conveniente sería montar un depósito de combustible tres veces mayor, pues aproximadamente por cada tanque de combustible se generarían tres tanques de CO2 en volumen. Es decir, 50 litros de combustible generarían 150 litros de CO2. En ese depósito común ambos líquidos irían separados por una membrana: en una parte se encontraría el combustible y en la otra se iría recogiendo CO2. Según se vacía el combustible, la membrana se desplaza dando espacio al CO2. Esta sería la solución tecnológica óptima.

P: ¿Esa membrana de separación crearía dos espacios completamente estancos? ¿Está ya desarrollada?

R: Sí, habría que diseñarla así. Aún no está desarrollada, es tecnología que hay que desarrollar, pero eso es lo más fácil de todo.

P: Entonces, ¿en qué nivel de desarrollo se encuentra?

R: En lo que se llama TRL 6 (technology readiness level) o nivel de desarrollo tecnológico seis. Ese nivel va desde 1 cuando nace la idea hasta 9 que es cuando está en el mercado. La idea la patentamos y presentamos a la Agencia Valenciana de Investigación perteneciente a la Generalitat Valenciana. Nos dieron una subvención de 150.000 € que nos ha permitido terminar el proyecto, realizando un prototipo en gasolina y otro en gasóleo a partir de motores convencionales y usando las membranas que nos cede el ITQ. El motor será presentado en breve.

P: ¿Funciona mejor con gasolina o con diésel?

R: Aunque hemos comenzado por estos dos combustibles, sirve cualquiera. En realidad habría que hablar más bien de forma de combustión si es de encendido por chispa (encendido provocado) o por compresión (encendido espontáneo). Funciona mejor en los de encendido por compresión ya que la combustión es más fácil de hacer y el frente de la llama progresa mejor.

P: ¿Tiene otras ventajas aparte de no emitir contaminantes?

R: Eliminar las emisiones es ya toda una revolución en sí misma, pero además, como gran idea subyacente está la promoción de la economía circular del CO2. El usuario iría a la estación de servicio a repostar combustible o a vaciar tu depósito de CO2. Sería como un intercambio de CO2 puro por combustible líquido. El CO2 líquido puro tiene un precio y se generaría un mercado con diversas aplicaciones. Por ejemplo, Repsol en Bilbao ha montado una planta para producir combustible sintético. Lo van a hacer con hidrógeno verde producido con energías renovables y con CO2 como subproducto de su refinería de petróleo. La idea es que el CO2 de los motores de combustión entre en ese circuito comercial, que los camiones que llevan combustible a las gasolineras se lleven el CO2 y que las empresas energéticas vuelvan a producir combustible sintético. Con ello se establece un recurso renovable, generando una economía circular.

P: Eso sostendría aún más a los motores de combustión, pues el combustible sintético también iría a parar a los motores térmicos...

R: Ya sólo el retirar las emisiones de CO2 tendría un retorno económico para las empresas, en bonos verdes, eludir multas por contaminar... Pero además, este motor limpiaría la atmósfera. Ahora mismo todos los combustibles térmicos incluyen biocombustibles o etanol que incluye CO2 capturado de la atmósfera por las plantas y que se quema y se reenvía al aire. Pero si ese biocombustible se retira de la mezcla, tienes unas emisiones negativas de CO2. Además, el motor es como una pequeña aspiradora de CO2 para el ambiente.

P: Además de la financiación y apoyo de la Agencia Valenciana de Innovación, ¿ha habido interés por parte de empresas u otros organismos?

R: Hemos tenido bastantes contactos con fondos de inversión de capital riesgo centrados en automoción que están interesados en financiar el desarrollo. También con la naviera Navantia por el interés en la descarbonización aplicada a motores de barcos. Y con proveedores de tecnología para motores de barco como Wärtsilä, una de las únicas tres empresas que diseñan estos motores. Y hay otras acciones emprendidas que esperamos que fructifiquen. Sí que hay interés, sobre todo en motores grandes, más que para vehículo de pasajeros. Para estos últimos hay que afinar un poco más la tecnología.

P: ¿Esos motores grandes además de para barco podrían ser para trenes, aviones y transporte pesado por carretera, autobuses...?

R: No, en aviones no es competitivo, pero sí perfectamente aplicable a barcos y trenes y también a camiones y autobuses. Ya tenemos contactos con una plataforma que se llama M2F (Mobility To Future) que agrupa al sector de la automoción y que ha identificado diversos proyectos tractores para tratar de conseguir por parte del Gobierno de España, inversión procedente de los Fondos Europeos de Recuperación (Next Generation EU). Entre ellos está el nuestro.

P: ¿Cómo sería el desarrollo de su tecnología?

R: La meta es empezar por sectores de difícil descarbonización como el transporte pesado, mercancías... y luego ir optimizando la tecnología con reducción de tamaño para llegar hasta el vehículo de pasajeros, que podría ser la última etapa. Todavía no tenemos claro hasta dónde podemos reducir sus dimensiones y ahora mismo todos los fabricantes de automóviles están a otra cosa; la presión de las exigencias de emisiones a 2030 les ha llevado a apostar por tecnologías muy electrificadas. Además, la situación económica no es muy buena y ellos han tenido que tomar una decisión muy brusca. Es lógico que no estén nada receptivos a nuevas tecnologías.

P: Entonces, ¿dónde están puestas sus esperanzas?

R: Pues en que se reconozca que esta tecnología es superior al motor eléctrico y que tiene muchas más ventajas que el hidrógeno. Los primeros pasos van por transporte de mercancías. En función de cómo consigamos atraer capital en ese sector y atraer la mirada del sector de transporte de pasajeros hacia esta tecnología, intentaríamos acercarnos al transporte privado. Aunque tenemos muchísimos contactos en él, sabemos que no es eficiente empezar por ahí.