Actualmente el hidrógeno verde ha adquirido un notable protagonismo en el marco de la actual transición energética. 

La necesidad de sustituir las fuentes de energía más empleadas en la actualidad (carbón, petróleo y sus derivados, gas natural) por fuentes de energía renovables y sin emisiones de dióxido de carbono (CO₂), introdujo nuevos desafíos a nivel internacional. Uno de ellos es la necesidad de almacenar los excedentes de energía eléctrica generada en momentos de picos de producción para poder emplearla en momentos de baja producción.

Desde varias esferas influyentes, científicas, empresariales y políticas  aseguran que si se quieren evitar los peores impactos del cambio climático se deberá encontrar la manera de que las temperaturas globales no sigan subiendo.  En particular el empresario Bill Gates definió al hidrógeno verde, también conocido como hidrógeno renovable o e-Hydrogen, como “la mejor innovación de los últimos años para combatir el efecto invernadero”, en su libro llamado “Cómo evitar un desastre climático”.

Para profundizar sobre este tema presente en los medios de comunicación de Argentina,  dialogamos con el Dr. Daniel Guerreiro y el Dr. Andrés García Blanco, docentes del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales.

¿Por qué cobró auge el hidrógeno verde recientemente?

Andrés: Podemos decir que las principales fuentes de energía renovable que se están instalando actualmente para alimentar las redes eléctricas (solar fotovoltaica y eólica) justamente presentan estas características de intermitencia. Es preciso indicar que el hidrógeno es un vector energético capaz de ser producido a partir de la energía eléctrica obtenida de fuentes renovables en momentos de excedentes y, luego, generar energía eléctrica en momentos que se requiera, empleando celdas de combustible.

Otro aspecto que se puede mencionar es la necesidad de producir hidrógeno mediante procesos libres de emisiones de CO₂. El hidrógeno es muy importante para la industria, siendo materia prima de numerosos procesos. Sin embargo, en la actualidad en su mayoría es obtenido mediante el reformado de gas natural, en un proceso que libera CO₂. Por tanto, buscar fuentes de producción de hidrógeno libres de emisiones de CO₂ es una necesidad. Por último, por su capacidad de almacenamiento de energía, es un vector que se plantea para uso en dispositivos móviles, como pueden ser autos, barcos, entre otros.

Daniel: En mi caso, considero que el hidrógeno es el elemento más abundante del universo, pero en la Tierra no está libre y disponible como tal, sino que siempre está asociado a otros elementos formando compuestos químicos. El más accesible o abundante es el agua (una molécula muy particular por sus propiedades fisicoquímicas) y que a través del proceso de electrólisis (se separa el hidrógeno del oxígeno) utilizando las energías eólicas, fotovoltaica y termosolar es posible obtener hidrógeno sin afectar el medio ambiente. Luego, disponiendo del hidrógeno molecular (como un gas purificado) y basado en su alta reactividad y contenido energético potencial es posible convertirlo en energías útiles tales como por ejemplo térmica o eléctrica.

Desde su punto de vista, ¿Cómo definen al hidrógeno verde?, ¿Cuál es la finalidad de su uso?

Andrés: La etiqueta hidrógeno verde se le dio recientemente al hidrógeno producido mediante electrólisis de agua, empleando energía eléctrica obtenida a partir de fuentes de energías renovables, sin emisiones de CO₂. Estas etiquetas se crearon en un contexto preocupado por controlar las emisiones de CO₂ a la atmósfera, considerando la cadena completa de producción. Por mucho tiempo, se asoció el uso del hidrógeno como un vector energético “limpio”, sin tener en cuenta si para obtenerlo se emitían grandes cantidades de CO₂, como ocurre en la producción mediante reformado del gas natural. Ahora, a éste tipo de hidrógeno (el obtenido a partir del gas natural), se le denomina hidrógeno gris y en caso que se incluyan tecnologías de captura de CO₂ de manera que se disminuyan las emisiones de CO₂ en el proceso, se etiquetó como hidrógeno azul.

Con respecto a los principales usos del hidrógeno verde están relacionados con su capacidad de almacenamiento de energía. En este sentido, destaco el papel que va a tener para otorgar robustez a las redes eléctricas con generación a partir de fuentes de energía renovables. Sin embargo, es también importante para aplicaciones de movilidad y donde es actualmente empleado como materia prima a nivel industrial (refinerías, producción de fertilizantes).

Daniel: Es interesante mencionar otros dos usos que están tomando mucha importancia como parte de la transición energética dado que se pueden usar en los motores convencionales existentes en los vehículos terrestres, marítimos o aéreos (los llamados motores ICE – motores de combustión interna). En un caso el hidrógeno puede utilizarse como combustible, es decir que reemplazaría a los actuales como por ejemplo las naftas. Esto significa que es un combustible con un alto contenido energético (mayor que los hidrocarburos convencionales) y que los productos de la combustión son fundamentalmente agua en forma de vapor.  Otro caso, en los que existen varios proyectos a nivel mundial muy avanzados o ya produciendo a escala industrial (tal es el caso del proyecto Haru Oni en el sur de Chile donde participan empresas europeas de tecnología junto al gobierno) para la obtención de los e-combustibles para uso en motores convencionales (ECI). Estos e-combustibles son el producto de hidrógeno verde obtenido por electrólisis de agua combinado por  reacciones químicas catalizadas con el dióxido de carbono capturado del aire (atmosférico, el mismo que produce el efecto invernadero y como consecuencia el calentamiento global) para dar como resultado combustibles líquidos que reemplazan en forma directa a los combustibles líquidos (naftas y gasoil)  sin  que sea necesaria modificación alguna a los sistemas de distribución (la red logística de camiones tanques, estaciones servicio, etc.)  ni en los motores ICE actuales de los vehículos.  Esta tecnología tiene además la ventaja de que captura el dióxido de carbono del aire transformándolo en un proceso llamado “carbono neutral” o neutro en carbono.

¿Esta temática se incluye dentro de la materia “Biomasa” de la carrera Tecnicatura Universitaria en Energías Renovables (TUER) de la FCFMyN?

Daniel: Sí, efectivamente la temática se incorporó en el programa de la materia Biomasa.  El año pasado trabajando en una actualización del programa decidimos darle un lugar importante dado que tiene una conexión directa con el alcance de esta materia en la carrera.

De hecho, aparte de todos los procesos y usos explicados en párrafos anteriores, hay otra manera de obtener hidrógeno aún más directamente vinculado con los materiales biomásicos residuales y que tendría un interés especial para nuestro país. Estos son los procesos de gasificación de biomasa a alta temperatura a través de los cuales se puede obtener gas de síntesis (una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono) que por reacciones químicas posteriores permiten sintetizar productos como combustibles líquidos o materias primas químicas.

¿Existen empresas que ya comenzaron a explorar el potencial del hidrógeno verde?

Andrés: Actualmente vemos a muchas empresas del sector energético, no solamente en etapa de exploración, puesto que hablamos de una tecnología totalmente madura. En estos momentos hay varios proyectos aprobados, en construcción o por comenzar a construirse. En el caso puntual de España, hay varios proyectos aprobados de empresas como Repsol, Iberdrola, Acciona, entre otras. En localidades a lo largo del país (A Coruña, Ciudad Real, Mallorca). 

Daniel: Hay empresas trabajando fuertemente en todas las opciones disponibles tanto para la obtención, la distribución y almacenamiento, así como para el uso o aplicación del hidrógeno. Esto se debe en buena medida a que la buena noticia es que es una fuente de energía (fuente propiamente dicha o como vector energético) que es “democrática” en el sentido que muchos más países, sino todos de alguna manera, tienen la posibilidad de obtener hidrógeno y sus derivados, disponiendo solo de suficiente agua, viento, radiación solar o biomasa.

¿A qué se refiere el concepto “Descarbonizar” la industria?

Andrés: Se refiere a suprimir o disminuir las emisiones de CO₂ y otros gases de efecto invernadero (GEI) como el metano, de los procesos industriales. En el contexto actual, con la decisión política de muchos países (no todos) en disminuir las emisiones de CO₂, con metas concretas hacia 2050, es necesario revisar todas las fuentes de emisiones de GEI a la atmósfera. El sector energético ha sido uno de los principales generadores de emisiones de GEI, pero hay otros sectores, como la producción de cemento y la industria del acero, que también son grandes emisores de GEI.

Con respecto al medio ambiente, ¿En qué aspectos beneficia la utilización del hidrógeno verde?

Daniel: el mayor beneficio es que contribuyen a reducir el efecto invernadero debido a que las emisiones directas no son contaminantes y no producen gases de efecto invernadero (GEI). Además, las emisiones indirectas (del uso de los productos obtenidos a partir de la combinación de hidrógeno y gases como el dióxido de carbono) son neutras en carbono.  

¿Cuál sería el impacto positivo para luchar contra el cambio climático?

Andrés: La actual transición energética fue motivada principalmente por la necesidad de sustituir fuentes de energía no renovables como el carbón y el petróleo, debido a las emisiones a la atmósfera del CO₂ producido en la combustión, reacción química necesaria para la generación de energía eléctrica a partir de estos recursos. Como se mostró, el incremento de la concentración de CO₂ en la atmósfera por la actividad humana es responsable del efecto invernadero y el cambio climático asociado. Por tanto, ante un nuevo panorama donde es fundamental descarbonizar la industria para disminuir la cantidad de emisiones de GEI a la atmósfera, el hidrógeno verde es un recurso muy importante para lograr estos objetivos.

Daniel: La ciencia lo dijo claramente hace mucho tiempo que si se quieren evitar los peores impactos del cambio climático debemos encontrar la manera de que las temperaturas globales no sigan subiendo. El desafío es hoy y es inmenso.

Las temperaturas ya están 1 grado centígrado por encima de los niveles preindustriales y, según el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés), con solo elevarse otros 0.5 ºC los efectos podrían ser devastadores y en muchos aspectos irreversibles.

Entonces, se hace urgente resolver cómo cubrir las necesidades energéticas actuales y futuras sin seguir dañando al medioambiente. Así, una de las tantas soluciones que se están desarrollando es la del hidrógeno verde o correctamente denominado hidrógeno renovable.

 ¿Considera que el hidrógeno verde es la energía del futuro?

Andrés: En el contexto actual de una transición energética veremos el empleo de numerosas fuentes de energía eléctrica y de sistemas de almacenamiento de la misma. Vale la pena destacar que el hidrógeno no es considerado como una fuente de energía eléctrica, sino como un vector energético, por esta capacidad de almacenar energía y luego suministrar de manera controlada. Con seguridad, el hidrógeno será un protagonista del sector energético en el futuro próximo y mediano. A largo plazo, quizás tendremos que esperar a ver cómo será la próxima transición energética.

Entrevista: Esp. Francisco Vidal Sierra