El futuro del hidrógeno en la transición energética

Se necesitan acciones ambiciosas en el corto plazo para superar las barreras y reducir los costos. El hidrógeno se postula como uno de los capítulos energéticos más prometedores para las próximas décadas y como elemento fundamental en las estrategias de descarbonización del transporte y mejora de la calidad del aire. Una de sus principales ventajas consiste en que prácticamente cualquier fuente de energía puede ser convertida en hidrógeno. Sin embargo, nunca se presenta libre, de forma natural, sino que es un componente que existe formando parte de otros, esencialmente de la molécula del agua, y también de la materia viva y de los combustibles tradicionales. Es necesario realizar ciertas transformaciones térmicas, químicas o electroquímicas para obtenerlo a partir de esos diferentes compuestos que abundan en la naturaleza. La Agencia Internacional de la Energía (AIE ) indica en un informe que titula

The Future of Hydrogen, que

“aunque en el pasado hubo comienzos fallidos, esta vez podría ser diferente; el hidrógeno es versátil y puede ayudar a abordar distintos retos en el campo de la energía".

Gran transportador de energía

El hidrógeno es el elemento más simple y más abundante en la tierra: está formado solamente por un protón y un electrón. No es, en sí mismo, una fuente de energía. Lo que hace es almacenar y transportar la que producen otras fuentes. Los transportadores de energía permiten el traslado de la energía en forma utilizable de un lugar a otro. El hidrógeno, como la electricidad, debe ser producido a partir de otra sustancia. Producir quiere decir separarlo de una variedad de fuentes que incluyen agua, combustibles fósiles o biomasa (materia orgánica), para luego usarlo como fuente de energía o combustible. Uno de los problemas que presenta es que, en muchos casos, todavía hace falta más energía para separarlo de otros elementos de la que brinda cuando se lo ha convertido en energía utilizable. Sin embargo, es muy conveniente como combustible porque tiene altísimo contenido energético por unidad de peso, razón por la cual lo usa la NASA para impulsar cohetes y para generar electricidad en naves espaciales. Todavía el hidrógeno no es usado ampliamente como combustible, pero tiene enorme potencial para el futuro.

De dónde se obtiene

Se lo puede producir a partir de una variedad de recursos domésticos. Actualmente, la mayor parte se obtiene de combustibles fósiles, más precisamente del gas natural. La electricidad – de la red o de fuentes renovables como biomasa, geotermal, solar o eólica – también se usa actualmente para producir hidrógeno. En el largo plazo, y a medida que las nuevas tecnologías abaraten métodos de producción alternativos, se podrá usar energía solar y biomasa más directamente para generar hidrógeno. Hoy el combustible de hidrógeno se puede obtener con varios métodos. Los más comunes son el reformado de gas metano y la electrólisis. Otros métodos utilizan energía solar y procesos biológicos.

Procesos termoquímicos

Los procesos termoquímicos para producción de hidrógeno generalmente implican reformar vapor en un proceso a alta temperatura en el que el vapor reacciona con un combustible hidrocarburo para producir hidrógeno. Muchos hidrocarburos pueden ser reformados para producir hidrógeno: gas, gasoil, combustibles líquidos renovables, carbón gasificado o biomasa gasificada. Actualmente casi 95% de todo el hidrógeno es producido a partir de vapor reformado de gas natural.

Electrólisis del agua

El procedimiento de obtención más prometedor es por electrólisis hídrica. Es decir, por descomposición del agua en sus dos componentes, oxígeno e hidrógeno, gracias a una corriente eléctrica suministrada por una fuente de alimentación, una batería, una pila o cualquier fuente renovable, que se conecta mediante electrodos al agua. Esta es una alternativa no contaminante que produce el llamado hidrógeno verde. Para este proceso se requiere electricidad, por lo que, si se utiliza la generación de una fuente renovable, se habrá obtenido hidrógeno sin emisiones en el proceso. Los procedimientos electrolíticos ocurren en un electrolizador que funciona como una pila de combustible (algo parecido a una batería) pero al revés: en lugar de usar la energía de una molécula de hidrógeno, como hace la pila, un electrolizador crea hidrógeno a partir de las moléculas de agua. Una planta industrial de electrolisis descompondría el agua en oxígeno (liberado a la atmósfera sin problema contaminante alguno) e hidrógeno, que, tras un almacenaje en depósitos como se hace con el gas, estaría disponible para ser usado como combustible.

Procesos impulsados por la energía solar

Los procesos impulsados por la energía solar usan la luz como agente para generar hidrógeno. Pueden ser de varios tipos: fotobiológicos, fotoelectrotérmicos y termoquímicos solares. Los procesos fotobiológicos usan la actividad natural de la fotosíntesis de las bacterias y algas verdes para producir hidrógeno. Los procesos foto-electroquímicos usan semiconductores especiales para separar el hidrógeno y el oxígeno del agua. La producción de hidrógeno mediante ciclos termoquímicos usa energía solar concentrada para generar la disociación de la molécula de agua.

Procesos biológicos

Los procesos biológicos provocan reacciones usando microbios como bacterias y microalgas. En esos procesos, los microbios rompen la materia orgánica y producen gas de hidrógeno. En los procesos fotobiológicos los microbios usan la luz solar como fuente de energía.