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Hidrogeno verde

07/12/2020 - Fuente: Carmen Guerra / Asesora científica de Clickmica

Química sostenible: Economía sostenible, Energía, mediaombiente y ciudades sostenibles, Producción y consumo responsable

hIdrogenera
De Ajzh2074 - Trabajo propio, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=25920781

La Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible es un reto sin precedentes, centrado en el cuidado del planeta y sus habitantes. El Objetivo 13, acción por el clima, exige medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus repercusiones. Está intrínsecamente relacionado con los otros 16 Objetivos de Desarrollo Sostenible. 

El cambio climático afecta, en la actualidad, a todos los países en todos los continentes. Tiene un impacto negativo en la economía y la vida de las personas, las comunidades y los países. En el futuro, las consecuencias serán todavía peores, pero tenemos a nuestro alcance soluciones viables para lograr una actividad económica más sostenible y más respetuosa con el medio ambiente.

El hidrógeno verde está llamado a ser un actor fundamental en el proceso de descarbonización de la energía, la industria y el transporte, especialmente en aquellos puntos donde el proceso de electrificación se hace más difícil.

El hidrógeno es un gas incoloro, inflamable, inodoro e insoluble en agua. A pesar de ser el componente más abundante en el Universo, es muy escaso en la atmósfera terrestre, ya que al ser tan ligero, escapa a la gravedad de nuestro planeta. La mayor parte del hidrógeno terrestre se encuentra en forma de hidrocarburos y de agua.

No es una fuente de energía, sino un vector energético, ya que debemos producirlo. Puede ser utilizado como combustible para el transporte, y para generar electricidad mediante pilas de combustible. Es el vector energético de referencia en un modelo libre de emisiones de carbono.

Un kilogramo de hidrógeno libera más energía que cualquier otro combustible (casi el triple de la gasolina o gas natural), y no emite dióxido de carbono, sólo vapor de agua, por lo que el impacto ambiental es nulo. La industria mundial del hidrógeno está bien establecida y produce más de 50 millones de toneladas de este gas al año.

Formas de producción

La producción de hidrógeno con fines energéticos se clasifica por colores. Estos hacen referencia a las emisiones producidas durante su generación. Si estas se vierten a la atmósfera, el hidrógeno se considera gris. Si las emisiones se recogen, será azul, y si no se generan durante este proceso, serán verdes.

La mayoría del hidrógeno se obtiene a partir del reformado del gas natural. Así, el metano, principal componente del gas natural, se hace pasar por vapor de agua y se obtiene hidrógeno y dióxido de carbono. El proceso consume mucha energía y genera emisiones, que según La Agencia Internacional de la Energía (AIE) suponen el 2 % de estas.

El empleo de precursores renovables como biomasa celulósica requiere mejoras en la producción, que van desde el diseño e incorporación de nuevos elementos, al análisis de nuevos aditivos y catalizadores.

Un segundo método de obtención es mediante la electrolisis del agua. Así, empleando electricidad se disocia la molécula de agua en sus componentes (hidrógeno y oxígeno). Este proceso, implica un gran consumo energético pero no genera emisiones.

Si la energía empleada en la producción de la electricidad necesaria es de origen 100% renovable, el hidrógeno así obtenido estará libre de emisiones, no solo en su uso sino en su generación. Según la AIE, la generación de hidrógeno mediante la electrolisis ahorraría 830 millones de toneladas de emisiones de dióxido de carbono, pero requeriría 3000TWh de renovables.

Existen otros métodos como la termólisis. Las elevadas temperaturas producidas en las centrales nucleares y hornos solares se utilizan para la disociación térmica del agua. El calor puede utilizarse para llevar a cabo reacciones químicas en serie con la producción neta de H2 y O2. Este proceso tiene un gran atractivo, ya que no se producen emisiones de CO2 y su eficiencia es elevada (85%); no obstante, todavía no está implantado a escala industrial.

También se está estudiando el papel de las algas en la obtención de hidrógeno. Se han desarrollado biorreactores en los que se ha conseguido modificar el proceso fotosintético de las algas de forma que en vez de oxígeno produzcan hidrógeno.


EERE, Public domain, via Wikimedia Commons

Almacenamiento del hidrógeno

Una de las aplicaciones más importantes del hidrógeno es su uso como almacenamiento de energía. Uno de los problemas asociado a las energías renovables es que su producción fluctúa en función de las condiciones meteorológicas, por lo que puede darse el caso de que los niveles de producción y demanda no coinciden. Si el exceso de energía durante los picos de producción se emplea en la producción de hidrógeno mediante electrolisis, este podrá utilizarse para alimentar una pila de combustible cuando sea necesaria.

El hidrógeno ocupa mucho volumen, ya que su densidad es muy pequeña. Por ello debemos comprimirlo a altas presiones o almacenarlo como hidruros metálicos o en nanotubos de carbono.

Por otra parte, el suministro de hidrógeno para el transporte se realiza en las hidrogeneras y el combustible es dispensado a alta presión: 350bar para el uso en autobuses y 700bar para el uso en turismos.

En el caso de la generación y distribución de energía, el hidrógeno será cada vez más importante. No solo almacenará la energía del exceso de electricidad generado por las plantas eólicas y solares, sino que también servirá como combustible para los automóviles. Además, se puede combinar con dióxido de carbono producido de forma renovable para fabricar una materia prima para la producción de plásticos.

El hidrógeno verde se presenta como un elemento clave en el desarrollo de la economía circular y la descarbonización del planeta, contribuyendo así a la consecución y desarrollo de los ODS.

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