Hidrógeno verde: qué es y por qué puede liderar la descarbonización

El hidrógeno es uno de los elementos más presentes en el universo (se considera que está presente en el 75% de la materia), por lo que puede considerarse ilimitado. Pero su obtención no es tan sencilla como puede parecer, pues cuenta con una densidad tan reducida que no es posible encontrarlo de manera independiente en la Tierra.

Esto quiere decir que el hidrógeno siempre está asociado a uno o varios elementos. La manera más habitual de encontrarlo es a través de su combinación con oxígeno para formar agua (H₂O). Y es este preciado bien formado por dos moléculas de hidrógeno y una de oxígeno el que constituye la clave de la industria y la tecnología asociada a este elemento.

Reemplazar todo el hidrógeno gris mundial por verde significaría el equivalente a la demanda eléctrica actual en Europa

Ya te hemos hablado anteriormente de las implicaciones medioambientales de la obtención de hidrógeno a partir de agua, pero en esta ocasión nos centraremos en el hidrógeno verde o hidrógeno renovable.

Y es que existen diferentes métodos de obtención de hidrógeno, pero sólo el verde es el que puede liderar el camino hacia la descarbonización de la industria y el transporte.

Qué es el hidrógeno verde

El hidrógeno verde es el producido a través de métodos de obtención sostenibles y respetuosos con el medio ambiente, de modo que no se genere emisión de dióxido de carbono (CO₂) a la atmósfera.

Existen tres métodos principales de obtención del hidrógeno:

• Transformación molecular: se practican una serie de reacciones químicas para obtener hidrógeno. La más utilizada se realiza a partir del reformado de gas natural de los yacimientos petrolíferos y se emplea vapor de agua a alta temperatura para disociar el carbono del hidrógeno que compone el gas natural. En dos reacciones sucesivas se obtiene dihidrógeno por un lado y CO₂ por otro. Es el método más utilizado en la actualidad.
• Gasificación: se realiza con vapor de agua y oxígeno puro y se realiza a partir de carbón o de biomasa. Mediante un reactor, se produce la quema del carbón o la biomasa a temperaturas muy elevadas. En la combustión se liberan gases que dan lugar, por un lado, a dihidrógeno y, por otro, a CO₂.
• Electrólisis: se utiliza corriente eléctrica para separar el hidrógeno del oxígeno presentes en el agua. Pero, para que el hidrógeno obtenido sea verde, dicha electricidad debe provenir de fuentes renovables.

Estos métodos dan lugar a tres tipos de hidrógeno en función de sus emisiones contaminantes:

• Hidrógeno gris: es el obtenido a partir del reformado de combustibles fósiles, especialmente el gas natural. Es el más barato y utilizado, aunque emite grandes cantidades de CO₂ a la atmósfera.
• Hidrógeno azul: también se utilizan combustibles fósiles, aunque se complementan con métodos de captura y almacenaje de CO₂ para reducir su contaminación.
• Hidrógeno verde: al utilizarse la electrólisis con energía renovable o verde, el proceso no genera ningún tipo de emisión contaminante, siendo por tanto un hidrógeno limpio y sostenible.

Según informes de la Agencia Internacional de la Energía (AIE), utilizar un método verde para obtener hidrógeno tiene potencial para ahorrar 830 millones de toneladas anuales de CO₂ en relación a la obtención convencional a través de combustibles fósiles.

De hecho, reemplazar todo el hidrógeno gris mundial por verde significaría 3.000 TWh renovables adicionales al año, el equivalente a la demanda eléctrica actual en Europa.

Cómo se obtiene el hidrógeno verde

La obtención del hidrógeno verde a partir de la electrólisis utilizando fuentes de energía renovables como la solar o la eólica se hace del siguiente modo:

1. El agua utilizada para la electrólisis tiene que incluir sales y minerales que permiten la conducción de la electricidad.
2. Se sumergen dos electrodos en el agua. Se conectan a una fuente de alimentación que aplicará corriente continua.
3. Se produce la disociación del hidrógeno y el oxígeno, ya que los electrodos atraen los iones de carga opuesta a la suya.
4. En este proceso de electrólisis se produce una reacción oxidación-reducción gracias a la intervención de la electricidad.
5. La reacción catódica propicia la extracción del hidrógeno, mientras que la anódica separa el oxígeno.
6. Las emisiones resultantes del proceso son, además de hidrógeno y oxígeno, vapor de agua. Por tanto, el proceso es totalmente respetuoso con el medio ambiente.

Ventajas y desventajas del hidrógeno verde

Como todas las fuentes de energía actuales, el hidrógeno verde ofrece ventajas e inconvenientes. Son los siguientes:

• No emite gases contaminantes ni durante la combustión ni durante el proceso de producción.
• Es fácil de almacenar, lo que permite su utilización posterior en otros usos y en momentos distintos al de su producción.
• Puede transformarse en electricidad o combustibles sintéticos y utilizarse con fines domésticos, comerciales, industriales o de movilidad.
• Puede mezclarse con el gas natural hasta en un 20% y viajar por los mismos canales e infraestructuras del gas (aunque requeriría cambiar distintos elementos de las redes existentes de gas para hacerlas compatibles).
• La energía procedente de fuentes renovables, claves para generar hidrógeno verde a través de la electrólisis, es más cara de generar, lo que a su vez encarece la obtención del hidrógeno.
• La producción del hidrógeno en general y del verde en particular requiere más energía que otros combustibles.
• Es un elemento muy volátil e inflamable, por lo que requiere unos requisitos de seguridad elevados para evitar fugas y explosiones.

Principales aplicaciones del hidrógeno verde

Cuando necesitamos convertirlo en energía, el hidrógeno almacenado en tanques específicos es canalizado hacia una pila de combustible. Allí se une de nuevo con oxígeno procedente del aire y se obtiene la energía eléctrica. De este modo, el único residuo que deja el proceso es agua, un sistema limpio, sostenible y en el que para producir energía no se emite ni un ápice de CO₂.

Combustible limpio

El uso del hidrógeno verde como combustible será una de las claves para ayudar a la descarbonización del transporte, sobre todo el de larga distancia y el aéreo.

En el transporte marítimo normalmente se emplean combustibles muy baratos pero muy contaminantes, por lo que el hidrógeno verde se presenta como una alternativa decisiva para barcos de gran calado que recorren largas distancias.

En la aviación, por su parte, el hidrógeno verde puede ser la base de combustibles sintéticos que reduzcan de manera radical las emisiones de este sector. También será esencial para otros medios como el tren o el transporte de mercancías pesadas por carretera.

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Industria pesada

El hidrógeno se utiliza como materia prima en la industria química para fabricar amoniaco y fertilizantes, en la industria petroquímica para el refinado del petróleo y en la metalurgia para obtener acero.

El uso de hidrógeno en estas tres industrias produce una gran cantidad de emisiones de dióxido de carbono. Por ejemplo, la fabricación de acero constituye entre el 6 y el 7% de las emisiones de CO₂ globales, entre dos y tres veces las emisiones de toda la aviación mundial. Podríamos emplear el hidrógeno verde como materia prima y producir acero sin emisiones, lo que sería un paso muy importante para la urgente descarbonización de estas industrias.

Uso doméstico

El hidrógeno verde es capaz de alcanzar temperaturas difíciles de conseguir con otros procesos limpios. Por eso su uso en electricidad y calefacción para los hogares es una de las aplicaciones más esperanzadoras del hidrógeno verde.

Almacenamiento de energía

El hidrógeno verde puede servir como sistema de almacenamiento de energía gracias a su gran volumen y a su larga duración de una manera similar a como usamos ahora las reservas estratégicas de gas natural o petróleo. De este modo, podríamos aprovisionar reservas de hidrógeno renovable para dar soporte a la red eléctrica.