El hidrógeno, una alternativa explosiva para frenar la crisis climática
Autos, trenes y hasta aviones se mueven con hidrógeno
Que el hidrógeno es una alternativa para frenar la crisis climática, sí lo es. Pero, sin ánimos de ensalzar sus bondades o, irnos al extremo, y criticar sus propiedades, el hidrógeno es hoy una solución cierta y fuente de energía limpia y baja en emisiones. Es uno de los elementos más abundantes en el universo y lo hay de muchos colores: verde, azul y hasta rosa.
Repasando las clases de química, el hidrógeno es el primer elemento de la tabla periódica. Su átomo está formado por un protón y un electrón y es estable en forma de molécula diatómica (H2). En condiciones normales se encuentra en estado gaseoso, y es insípido, incoloro e inodoro.
En muchos sentidos el hidrógeno es el combustible perfecto. Es el más eficiente y el de combustión más limpia. Puede producir electricidad y esta, a su vez, puede generar hidrógeno, creando así un bucle de energía renovable e inocua para el medio ambiente.
Además, el hidrógeno tiene ventajas como combustible, incluida su portabilidad similar a la gasolina. Pero la clave de su importancia es su compatibilidad con el clima, reseña Society of Environmental Journalist (SEJ). Entre sus amplias funciones puede alimentar celdas de combustible al motor eléctrico de un automóvil.
Una desventaja, sin embargo, es la seguridad. El hidrógeno puede arder de forma explosiva, como ocurrió con el dirigible Hindenburg, en 1937. La manipulación y el transporte seguros del hidrógeno requieren congelación o compresión. Pero la preocupación persistente es su fuente. El hidrógeno abunda en el universo, pero no se encuentra naturalmente en forma pura o en la atmósfera de la Tierra. No se puede minar, hay que hacerlo, fabricarlo.
Hidrógeno como alternativa a la crisis climática
Producir hidrógeno requiere energía. Por lo tanto, aunque sus promotores animan a pensar en él como un combustible, se considera con mayor precisión una forma de almacenar energía. Desde una perspectiva climática, surge la inquietud: de dónde obtenemos la energía para producir hidrógeno.
Es cierto que si la fuente de energía para la producción de hidrógeno es «limpia» entonces el hidrógeno puede tener algún uso para abordar la crisis climática. Porque no produce emisiones de gases de efecto invernadero. En la práctica, esto significaría energía eléctrica eólica o solar fotovoltaica.
Llamemos hidrógeno “verde” al hecho de esta manera. Pero la metáfora del color es el comienzo de una posible confusión: también hay hidrógeno azul, hidrógeno gris, hidrógeno marrón e incluso hidrógeno rosa.
No son todos iguales. “Es toda una especie de juego de dedal. Así que hay que tener cuidado con el guisante (que es el cambio climático) y no con la cáscara”, sugiere el análisis de SEJ.
Es útil considerar las pocas formas en que se fabrica la mayor parte del hidrógeno industrial. Una forma común es la electrólisis. Cuando pasa una corriente eléctrica a través del agua. Que está compuesta por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. Entonces las moléculas de agua se separan en dos gases elementales puros y el hidrógeno puede ser capturado. La entrada de energía es la electricidad.
Pero una forma aún más común es comenzar con el metano. Consta de cuatro átomos de hidrógeno y un átomo de carbono. Se puede calentar con vapor (a menudo en presencia de un catalizador) para producir hidrógeno y monóxido de carbono. Y finalmente, dióxido de carbono. Este llamado reformado de metano con vapor es la forma en que se produce la mayor parte del hidrógeno industrial.
El atractivo de las petroleras con el hidrógeno
Desde el punto de vista del fabricante, una ventaja de este tipo de hidrógeno industrial es que puede utilizar gas natural como materia prima. Es barato, abundante y principalmente metano.
En la práctica, el hidrógeno industrial es un poco más complicado que eso: puede usar otros hidrocarburos. Además del metano como materia prima y el gas natural no es 100% metano.
Hay otros subproductos, refiere el ensayo. Uno resulta ser dióxido de carbono, un importante gas de efecto invernadero. Entonces, si preocupa el clima, hay que capturar y secuestrar este dióxido de carbono para que no se libere a la atmósfera.
“Cuidado con el guisante”, alerta SEJ. “Si usted es una compañía de petróleo y gas, y tiene más gas natural barato del que sabe qué hacer, todo este enfoque de reforma de vapor comienza a parecer bastante atractivo. No debería sorprender que varias de las principales compañías de petróleo y gas estén invirtiendo en empresas de hidrógeno. Tampoco debería sorprendernos que estas empresas energéticas estén promoviendo el hidrógeno en una importante campaña de relaciones públicas”, incluso en el combate a la crisis climática.
Más que un arcoiris de colores
El hidrógeno puede representar un arcoíris. La pregunta es si son significativos sus colores y si aclaran e iluminan las atribuciones del hidrógeno, o ayudan a confundir aún más las cosas.
En un vistazo sobre sus colores y usos, tenemos:
Hidrógeno verde: fabricado con electricidad limpia y renovable, idealmente con electrólisis, y no implica emisiones. Los resultados pueden variar en cuanto al verdor, según el método de producción. Hoy, menos del 1% del hidrógeno se produce de esta manera.
Hidrógeno azul: generalmente hecho a partir del metano en el gas natural a través del método de reformado con vapor. La fuente de energía puede variar, pero es probable que sea metano. A menudo, este término se refiere al hidrógeno producido con la captura y secuestro de subproductos de dióxido de carbono. La parte de captura no siempre funciona.
Hidrógeno turquesa: elaborado a partir de metano en un proceso que utiliza “electrólisis de plasma térmico”, por lo que supuestamente es más limpio y menos costoso.
Hidrógeno rosa: fabricado con energía nuclear como fuente de energía, y puede referirse a electrólisis o reformado con vapor. Arabia Saudita, que no tiene escasez de hidrocarburos, lo ha adoptado. A veces llamado hidrógeno púrpura o rojo.
Hidrógeno gris: fabricado por reformado con vapor de metano de gas natural sin captura de subproductos de dióxido de carbono. Esto constituye hoy en día la gran mayoría (más del 50 %) del hidrógeno producido industrialmente, que a su vez se utiliza como materia prima para fertilizantes y productos químicos.
Hidrógeno marrón: fabricado a través de la gasificación del lignito, no es un proceso limpio. Las naciones con mucho lignito, sin embargo, piensan que es una gran idea.
Hidrógeno negro: obtenido por la gasificación de carbón negro, y no es limpio.
Cifras para anotar
Las características y los usos de hidrógeno más utilizados en la industria son sorprendentes y necesarios tomar en cuenta para afrontar la crisis climática. En primer lugar, la cantidad de hidrógeno limpio, verde y respetuoso con el medio ambiente que se produce en este momento es probablemente muy inferior al 1% del total.
Mientras tanto, la cantidad de hidrógeno producido por el reformado con vapor de hidrocarburos como el metano es la mayor parte: 95%, dice el Departamento de Energía de EE UU. Podría cuestionarse qué fracción de eso involucra la captura de carbono y qué fracción es alimentada por otros hidrocarburos. Por ejemplo, la gasificación del carbón.
Pero otro hecho clave que hay que entender es que la industria estadounidense ya está produciendo enormes cantidades de hidrógeno. El Departamento de Energía estima que solo en EE UU se producen alrededor de 10 millones de toneladas cada año. La producción mundial es de unos 70 millones de toneladas.
¿Adónde va todo ese hidrógeno? Gran parte se destina a la fabricación de fertilizantes, la fórmula química del amoníaco es NH3. La mayor parte del resto se utiliza en refinerías de petróleo, para reducir el contenido de azufre del combustible diésel.
Es importante saber qué porcentaje del hidrógeno fabricado es verdaderamente «azul». Lamentablemente, las respuestas confiables son difíciles de encontrar, sostiene SEJ. Los estándares para el color azul son un poco confusos, en parte porque la captura de carbono es inferior al 100%. Y las emisiones fugitivas de metano y dióxido de carbono de otras etapas del proceso son significativas.
Las políticas y decisiones de Estado
Un informe reciente sobre una planta de hidrógeno “azul” de Shell en Canadá encontró que estaba emitiendo más gases de efecto invernadero de los que estaba capturando.
Otra verdad importante. La industria del petróleo y el gas, que vive un auge y una caída, siempre lucha por lograr la rentabilidad. Esto es menos evidente hoy en día, ya que el precio del petróleo y el gas está subiendo.
Mientras el Congreso de EE UU se tambalea hacia una posible legislación climática, los cabilderos del petróleo y el gas no están ociosos. Los fondos de hidrógeno ya han sido pagados. El proyecto de ley de infraestructura que el presidente Joe Biden firmó el 15 de noviembre incluye unos $9.500 millones para subsidiar la industria del hidrógeno. Y puede hacer que los inversores sean aún más convincentes de que el hidrógeno es el futuro.
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Citations & References:
Hydrogen Rainbow May Dazzle, But Journalists Should Eye It Warily. Sej.org
The Hindenburg disaster. History.com
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