El hidrógeno verde podría ser el combustible del futuro: He aquí por qué aún no es una solución milagrosa

(CNN) – A medida que la crisis climática se intensifica, el mundo apuesta por la energía libre de carbono para lograr un futuro con cero emisiones de gases de efecto invernadero, o un futuro neto cero, en el que eliminemos de la atmósfera tanto gas de efecto invernadero como emitimos.

Una forma potencial de energía limpia es el hidrógeno verde, que puede derivarse de fuentes como el agua, en lugar de combustibles fósiles, y se produce con energía renovable. Se puede utilizar para impulsar la industria pesada y alimentar vehículos grandes, como aviones y barcos.

Las instalaciones para producir esta forma más limpia de gas han aparecido en todo el mundo: en los Estados Unidos, Europa occidental, China, Australia, Chile y Sudáfrica, entre otros países. Según las estimaciones de Goldman Sachs, se prevé que el floreciente mercado mundial del hidrógeno verde tenga un valor de 11 billones de dólares para 2050.

Pero los críticos del hidrógeno verde dicen que el uso de energía solar o eólica para producir otro combustible en este momento es un desperdicio de preciosas energías renovables, mientras el mundo lucha por alejarse de los combustibles fósiles. Al mismo tiempo, los planes para utilizar hidrógeno azul, que se produce con combustibles fósiles, están siendo objeto de un escrutinio cada vez mayor.

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¿Por qué necesitamos hidrógeno verde?

Una gran parte del cambio hacia los combustibles fósiles implica electrificar algunas de las máquinas cotidianas que usamos y que funcionan con petróleo y gas: automóviles y transporte local, y calefacción para hogares en algunos países, por ejemplo. Para aquellos que ya están electrificados, como las computadoras y los electrodomésticos, la electricidad de la energía nuclear y las energías renovables como la eólica y la solar están reemplazando al carbón.

Aquí es donde los expertos dicen que el hidrógeno verde tiene un enorme potencial.

“La electricidad de fuentes como la eólica, solar y nuclear es esencial para descarbonizar nuestro sistema energético, pero no puede hacerlo sola, y el transporte de larga distancia y las industrias pesadas son el hogar de las emisiones más difíciles de reducir”, dijo Uwe Remme, un analista de energía en la Agencia Internacional de Energía.

“El hidrógeno es lo suficientemente versátil como para llenar algunos de estos vacíos críticos, al proporcionar materias primas vitales para las industrias químicas y del acero o ingredientes cruciales para combustibles bajos en carbono para aviones y barcos”, dijo Remme a CNN.

Operar un avión o un barco grande, por ejemplo, requiere tanta energía que cualquier batería utilizada para almacenar electricidad solar o eólica probablemente sería demasiado grande y pesada para el barco. El hidrógeno verde, por otro lado, puede venir en forma líquida y es más ligero. Según Airbus, que está desarrollando un avión comercial de cero emisiones, la densidad de energía del hidrógeno verde es tres veces mayor que la de los combustibles para aviones que utilizamos en la actualidad.

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La empresa emergente de aviación ZeroAvia voló el avión más grande del mundo propulsado por una celda de combustible de hidrógeno en el aeropuerto de Cranfield en Inglaterra el 24 de septiembre de 202, para demostrar el potencial del hidrógeno como combustible para aviones.

Si bien el hidrógeno verde líquido no emitiría carbono, tiene algunas limitaciones. Cuando se quema en la atmósfera abierta, libera una pequeña cantidad de óxido nitroso, que es un potente gas de efecto invernadero. Sin embargo, si el hidrógeno se alimenta a través de una celda de combustible, solo emitirá agua y aire caliente.

Algunos aviones pequeños han logrado volar con celdas de combustible alimentadas con hidrógeno, aunque la tecnología aún no se ha ampliado comercialmente.

¿Verde, azul o gris?

El hidrógeno es el elemento más abundante de la Tierra. Se encuentra en muchas cosas, incluidos los combustibles fósiles, el agua, las plantas, los animales e incluso los seres humanos, pero nunca aparece de forma natural en forma pura. Eso significa que para obtener hidrógeno puro, es necesario separarlo de otras moléculas mediante procesos que también requieren energía.

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• El hidrógeno verde se produce cuando se utiliza energía renovable para derivar el hidrógeno de una fuente limpia. Por lo general, esto implica la electrólisis del agua: enviar una corriente eléctrica a través del agua para separar las moléculas.
• El hidrógeno gris es la forma de hidrógeno más utilizada en la actualidad. Es relativamente económico, pero se deriva del gas natural y normalmente utiliza combustibles fósiles como fuente de energía. Se usa principalmente en la industria química para fabricar fertilizantes y para refinar el petróleo. En el proceso de extracción del hidrógeno del gas natural, se permite que el dióxido de carbono restante se escape a la atmósfera, lo que contribuye aún más al cambio climático.
• El hidrógeno azul se genera con el mismo proceso que el hidrógeno gris, pero la mayor parte del carbono emitido durante su producción se “captura” y no se libera a la atmósfera, por lo que se describe como un gas de bajas emisiones.

Entonces, ¿cuál es la mejor solución climática?

En última instancia, depende de la energía utilizada para producirlo.

El hidrógeno gris ha sido visto durante mucho tiempo como una alternativa más limpia de “puente” a medida que el mundo se aleja del carbón y el petróleo, pero sigue siendo un importante contribuyente al cambio climático.

Estudios recientes también han demostrado que el hidrógeno gris emite más gases de efecto invernadero de lo que los expertos en energía pensaban inicialmente. El metano, un poderoso gas de efecto invernadero y el principal componente del gas natural, a menudo se escapa de las tuberías a la atmósfera.

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Una planta de electrólisis de hidrógeno operada por Linde AG, en Mainz, Alemania, el 17 de julio de 2020.

Si el hidrógeno verde generado a partir del agua y el proceso de electrólisis para extraer las moléculas de hidrógeno se alimenta completamente con energía de fuentes renovables como la solar y la eólica, entonces el hidrógeno verde podría ser una opción de cero emisiones.

Pero aún no está ahí.

Las máquinas que se utilizan para realizar esta electrólisis son costosas y el proceso no es particularmente eficiente.

En 2020, de todo el hidrógeno bajo en carbono producido, el 95% era azul, según un informe reciente de la AIE. Pero para 2050, a medida que se desarrolle la industria del hidrógeno verde, debería estar más disponible, ser más fácil de producir y competir en costos con el hidrógeno azul para 2030, informa la AIE. Para 2050, se proyecta que la proporción sea de 35% de hidrógeno azul y 62% de verde, siempre que los gobiernos y las empresas tengan éxito en el desarrollo de la industria.

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Jess Cowell, un activista de Friends of the Earth Scotland, se opone a cualquier uso de hidrógeno azul, diciendo que simplemente permite que las compañías de combustibles fósiles permanezcan en el negocio y sigan emitiendo. Puede haber un futuro para el hidrógeno verde, dijo Cowell, pero ahora no es el momento de invertir en él.

“Corre el riesgo de desviar la capacidad renovable existente a la generación de hidrógeno verde, y en este momento, ese es un proceso increíblemente ineficiente”, dijo Cowell a CNN.

Un autobús propulsado por hidrógeno gris en Londres, Inglaterra, el 11 de septiembre de 2020.

En este momento, explicó Cowell, no tiene sentido usar hidrógeno para fines como la calefacción de hogares, que se está discutiendo en el Reino Unido como una opción. Si se utilizan fuentes de electricidad renovables para crear hidrógeno.

“Entonces, lo que queremos ver es usar esa electricidad renovable para la electrificación directa”, dijo Cowell, y explicó que las calderas de gas que se usan típicamente para calentar hogares en Escocia y el Reino Unido de manera más generalizada deberían estar electrificadas y funcionar con energía eólica y solar en lugar de hidrógeno.

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¿Por qué es controvertido el hidrógeno azul?

El hidrógeno azul ha sido controvertido en muchos países, incluido el Reino Unido, donde el gobierno lanzó recientemente su estrategia de hidrógeno de “doble vía”, que mostró un uso intensivo del tipo azul junto con el desarrollo del hidrógeno verde.

El presidente de la Asociación de Pilas de Combustible e Hidrógeno del Reino Unido, Chris Jackson, renunció a mediados de agosto después de que se publicó el plan, y dijo en un comunicado a CNN que la estrategia no era coherente con sus “puntos de vista personales sobre el papel del hidrógeno en la transición a un mundo neto cero “. Jackson también es el CEO y fundador de Protium Green Solutions, que se centra en las energías renovables y el hidrógeno verde.

Jackson dijo en el comunicado que apreciaba que el hidrógeno verde no fuera una fórmula mágica.

“Del mismo modo, no puedo ignorar o argumentar que el hidrógeno azul es una solución energética viable y ‘verde’ (un hecho también validado por estudios externos)”, dijo.

Uno de esos estudios, que se publicó en Energy Science and Engineering a principios de agosto y ha sido revisado por pares, encontró que si bien el hidrógeno azul emitía entre un 9 y un 12% menos de dióxido de carbono que el hidrógeno gris, en realidad emitía más metano que el gas natural.

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En general, la huella de gases de efecto invernadero del hidrógeno azul era un 20% mayor que la quema de gas natural o carbón para generar calor, y un 60% mayor que la quema de gasoil para generar calor, encontró el estudio.

También hay algunas preguntas sobre si almacenar carbono después de su captura, que generalmente implica inyectarlo en el suelo, es sostenible.

“Nuestro análisis asume que el dióxido de carbono capturado puede almacenarse indefinidamente, una suposición optimista y no probada. Aunque sea cierto, el uso de hidrógeno azul parece difícil de justificar por motivos climáticos”, concluye el estudio.

Remme, de la IEA, sin embargo, dijo que el estudio hizo algunas suposiciones que subestimaron la cantidad de gas de efecto invernadero que se podía capturar, y que incluso si el hidrógeno azul no fuera tan limpio como el verde, tenía un lugar en la transición del mundo lejos de los fósiles combustibles.

“Hay un papel para el hidrógeno azul y verde, pero tenemos que asegurarnos de que el hidrógeno azul se produzca con los más altos estándares ambientales”, dijo. “Las tecnologías ya están disponibles hoy para evitar estas emisiones y, a menudo, también son rentables y ahorran dinero”.