El nuevo combustible de cohete que hará posible lanzamientos más baratos

Investigadores de la Universidad de California, Riverside (UCR), en los EE.UU. han creado un nuevo combustible con boro — un elemento que se forja en las supernovas — que puede hacer que los cohetes sean más potentes, baratos y que no emitan CO2. Estas tres características permitirían agilizar el ritmo de los lanzamientos y aumentar la carga a Marte para acelerar la colonización del planeta rojo, así como incrementar el número de lanzamientos de satélites y de misiones a la luna.

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Eloise Marais, profesora de geografía física en el University College de Londres, ha calculado los efectos para el medioambiente del lanzamiento de cohetes en la próxima década. Según comentó a The Guardian el pasado julio, cada uno de estos lanzamientos puede producir de 200 a 300 toneladas de dióxido de carbono. Marais asegura que no es mucho si lo comparamos con las emisiones del transporte aéreo mundial, pero advierte que si el número de vuelos espaciales sigue aumentando como está previsto — se espera un incremento del 6% al año— no tardarán en superarlos.

Los combustibles más utilizados a día de hoy para las naves espaciales están hechos a base de hidrocarburos y el impacto de sus emisiones es enorme para el medioambiente. Por eso compañías como SpaceX buscan nuevas maneras de capturar el CO2 para compensar por sus emisiones, aunque esta solución no acabaría con el problema. Las naves de SpaceX usan queroseno y además de dióxido de carbono también emiten otros gases de efecto invernadero como el óxido de nitrógeno.

Una tecnología desechada en los años 50

Los científicos de la UCR han encontrado un nuevo carburante a base de un compuesto que se utiliza hoy en día de manera habitual para almacenar el hidrógeno en las baterías de los coches eléctricos: el borano de amoníaco. Este sólido está compuesto de boro, nitrógeno e hidruro y según los investigadores genera más energía que los hidrocarburos —la suficiente como para lanzar cohetes y satélites— y solo emite óxido de boro y agua, compuestos mucho menos perjudiciales para el medioambiente.

Los carburantes con boranos no son nuevos. La Fuerza Aérea estadounidense empezó a producirlos en los años 50 en un programa que llamaron ‘Project Zip’ que tenía como objetivo ​​crear un nuevo combustible que usara compuestos baratos y prácticos para almacenar el hidrógeno. El proyecto se discontinuó a los pocos años debido a que se vieron obligados a mezclarlo con hidrocarburos para que el combustible ardiera eficientemente. Además producían una sustancia pegajosa que atascaba los motores y era muy difícil de eliminar.

Los investigadores del UCR han dado con la clave para que los boranos hagan la combustión de forma eficiente sin necesidad de un combustible adicional ni de catalizadores. "Somos los primeros en demostrar que, además de para los vehículos eléctricos, el borano de amoníaco puede utilizarse también para hacer volar cohetes, en las condiciones adecuadas", afirma Prithwish Biswas, ingeniero químico de la UCR y primer autor del nuevo estudio publicado en ‘The Journal of Physical Chemistry C’.

Cómo funciona

Los catalizadores, al igual que los oxidantes, ayudan a la combustión y la liberación de energía. "Las naves espaciales necesitan grandes cantidades de energía en poco tiempo, así que no es ideal utilizar un catalizador porque no contribuye a la energía que se necesita. Es como una masa muerta en el depósito de gasolina", afirma Pankaj Ghildiyal, coautor del estudio.

Para facilitar la liberación de energía durante la descomposición del borano de amoníaco, los investigadores han usado un oxidante que altera los mecanismos de descomposición y oxidación de este combustible y ayuda a extraer toda su energía.

"Esto es análogo al uso de convertidores catalíticos para permitir la combustión completa de los combustibles de hidrocarburos", dijo Ghildiyal. "Aquí pudimos crear una combustión más completa de los productos químicos y aumentar la energía de toda la reacción utilizando la química del propio oxidante, sin necesidad de un catalizador".

Al contrario que algunos combustibles para cohetes que se usan en la actualidad y que requieren de temperaturas bajo cero para su almacenamiento, el nuevo combustible, dicen los investigadores, es estable a temperatura ambiente y puede resistir las altas temperaturas. "La NASA ha utilizado hidrógeno líquido, que tiene una densidad muy baja", dijo Ghildiyal. "Por tanto, requiere mucho espacio, así como condiciones criogénicas para su mantenimiento".

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El éxito de los resultados de este combustible en el laboratorio tiene ahora que reproducirse también a gran escala. El siguiente paso del equipo es estudiar cómo se comportan las partículas de borano de amonio de diversos tamaños en entornos diferentes. También están viendo la manera de encapsular las partículas del combustible en una capa protectora que mejore su estabilidad en condiciones de humedad. Si lo consiguen no solo nos ofrecerán un combustible que posibilite los viajes espaciales con cero emisiones sino que también hará que disminuya enormemente su precio.

"Hemos determinado la química fundamental que impulsa esta combinación de combustible y oxidante", dijo Biswas. "Ahora estamos deseando ver cómo se comporta a gran escala".