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Hidrógeno verde, azul, negro... Por qué es importante el "color" para el futuro de la movilidad

Hidrógeno verde, azul, negro... Por qué es importante el "color" para el futuro de la movilidad
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Hemos hablado en multitud de ocasiones sobre la pila de combustible, la tecnología basada en hidrógeno que impulsa vehículos tan revolucionarios como el Toyota Mirai. Sin embargo, este y otros vehículos FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle) son aún mirados con escepticismo por un sector de la población.

Su principal crítica: que no se trata de vehículos realmente limpios, ya que “hay que contaminar” para conseguir ese hidrógeno. El problema no está en el hidrógeno en sí mismo, sino en nuestra forma de conseguirlo. Por suerte, es un error que podemos subsanar.

Hidrógeno, un viejo conocido que nos seguirá acompañando

Hidrogeno A Partir De Viento Y Agua 4

Como hemos comentado anteriormente en este mismo espacio, el hidrógeno supone la gran alternativa a los combustibles fósiles en la lucha por el medioambiente. Y no solo porque no produce emisiones contaminantes, sino también por su eficacia: genera el triple de energía que otros combustibles, como la gasolina. Además, puede almacenarse y distribuirse con mucha facilidad, y supone un complemento perfecto para fuentes de energía intermitentes, como la eólica o la fotovoltaica.

También, como forma de propulsión, representa una excelente opción frente a los vehículos eléctricos de baterías (BVE). Un vehículo de pila de combustible (FCEV) ofrece una experiencia muy similar a uno de motor de combustión, en autonomía y tiempo de recarga, con todas las ventajas de la movilidad eléctrica. Así, cada vez son más frecuentes los vehículos de hidrógeno para todo tipo de transporte, como el archiconocido Toyota Mirai, el autobús Sora o el camión Dyna.

Autobus

Pero lo cierto es que la industria del hidrógeno no es nada nueva, sino todo lo contrario. El primer motor de combustión de la historia era a base de hidrógeno. De hecho, hoy se usa mucho combinado o en sustitución de combustibles fósiles para aplicaciones tan dispares como la climatización industrial o la aeronáutica espacial. También es muy utilizado en el refino de petróleo o la producción de productos químicos, como fertilizantes o amoniacos.

Maneras de producir hidrógeno

El gran problema del hidrógeno hasta ahora ha sido su modo de obtención. A diferencia de la energía eólica o el gas natural, por ejemplo, no es una fuente de energía como tal, sino un vector energético (como lo puede ser una batería de coche o una presa de agua). Esto quiere decir que precisa de energía para producir posteriormente más energía, actuando en cierto modo como una unidad de almacenaje.

Hidrogeno A Partir De Viento Y Agua 2

Esto es debido a que el hidrógeno, a pesar de ser el elemento más abundante del universo, no se presenta en solitario en la naturaleza. Lo encontraremos generalmente en combinación con otros compuestos químicos, como el agua o los llamados hidrocarburos (petróleo, gas natural, metano…). Por eso, el hidrógeno que utilizamos para producir energía (presentado en forma de H2, o sea, dihidrógeno), hay que “fabricarlo” como tal, lo que significa que: a) requiere energía para el proceso y b) genera subproductos (emisiones).

Como podemos imaginar, según la fuente de hidrógeno que tengamos, tendremos procesos de producción muy diferentes (y con muy diferentes consecuencias):

  1. A partir de hidrocarburos (CxHy): con técnicas como el reformado por vapor o la oxidación parcial, se utilizan moléculas de oxígeno para enlazarlas con las de carbono y liberar las de hidrógeno. Su principal problema es que carbono y oxígeno enlazados se convierten en monóxido y dióxido de carbono (CO y CO2, respectivamente).
  2. A partir de agua (H2O): a través de la técnica conocida como electrólisis, rompemos con electricidad la molécula de agua, separando el oxígeno y el hidrógeno. Es a la postre el proceso inverso de una pila de combustible y su gran ventaja es que no produce ninguna emisión contaminante.
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A día de hoy, la mayor parte del hidrógeno producido para la industria se obtiene de los hidrocarburos y, como vemos, produce emisiones contaminantes. Además, si la energía requerida en el proceso no procede de fuentes renovables, también puede conllevar emisiones adicionales para su generación. Este es el principal argumento de crítica de los escépticos de la movilidad basada en el hidrógeno, lo que se conoce como “emisiones del pozo a la rueda”. Aunque como veremos a continuación, todo tiene solución.

Tipos de hidrógeno según las emisiones contaminantes producidas

Actualmente, la industria del hidrógeno está trabajando duro para reducir el impacto en los procesos de producción y conseguir un hidrógeno más ecológico y sostenible. La Unión Europea lo considera un sector estratégico para los próximos años y está legislando para fomentar estas formas de producción más ecológicas. En la documentación oficial se habla de tres tipos de hidrógeno.

Generador Pila Combustible

Hidrógeno de altas emisiones

Es el producido sin ningún tipo de control de las emisiones contaminantes y sin uso de energías renovables para la generación de energía.

Hidrógeno de bajas emisiones

Se puede lograr capturando las emisiones generadas en la producción a partir de hidrocarburos. La tecnología actual permite capturar en torno al 90 % del CO2 emitido, que además puede tener otros usos industriales (aquí la AOP lo explica en profundidad).

Hidrógeno renovable o de cero emisiones

Se refiere comúnmente al hidrógeno en cuyo proceso de producción se ha usado energía procedente de fuentes renovables. Aunque también se le llama “hidrógeno de cero emisiones”, pues de lo que se trata es de evitar el CO y CO2 en todo el ciclo. En este caso, se trataría de hidrógeno producido a partir de agua con electrólisis, con electricidad producida por un mix energético cien por cien limpio.

Infografia Hidrogeno Transicion Energetica

Los colores del hidrógeno: tipos según su forma de producción

Sin embargo, los términos “limpio”, “ecológico” o “renovable” se utilizan de forma muy genérica, y tampoco consiguen reflejar las diferentes formas de producción del hidrógeno. La Agencia Internacional de la Energía ideó en 2019 una clasificación por colores, de carácter más divulgativo, y que otras instituciones han ido ampliando poco a poco.

Hidrógeno negro

Se le llama así en general a todo hidrógeno producido a partir de hidrocarburos, sin captura de emisiones y sin usar energía procedente de fuentes renovables. Englobaría (aunque no exclusivamente) al llamado hidrógeno gris y marrón.

Hidrógeno gris

Mayoritariamente se trata de hidrógeno producido a partir de gas natural con la técnica del reformado por vapor. No se realiza captura de emisiones contaminantes ni se usan energías renovables, por lo que a la postre es la más contaminante (tres partes de CO por cada una de H2). Hasta hace poco era el más utilizado por la industria.

Hidrógeno marrón

En este caso se genera desde la gasificación del carbón. Es una técnica que se ha usado durante más de un siglo para producir el conocido como “gas ciudad” o “de alumbrado” (ahora “gas de síntesis”). Actualmente se usa para obtener hidrógeno, pero cada vez con menor frecuencia. Tampoco se realiza captura de emisiones ni se utilizan energías renovables.

Hidrógeno azul

Lo llamamos así cuando obtenemos hidrógeno a partir de hidrocarburos y se efectúa una captura de las emisiones contaminantes en un alto porcentaje. Se produce sobre todo en yacimientos de gas natural y su coste es cada vez más competitivo. Es la forma más viable de conseguir hidrógeno de bajas emisiones a corto plazo y, de hecho, es ya el más utilizado por la industria.

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Hidrógeno turquesa

Como nos cuenta la Asociación Española del Hidrógeno, se trata de una terminología reciente. Se refiere al hidrógeno producido a partir de hidrocarburos (generalmente gas natural), pero con la técnica de la pirólisis, en el que el carbono se obtiene en estado sólido y se evitan las emisiones contaminantes.

Hidrógeno verde

Finalmente tenemos aquel conseguido a través de la electrólisis del agua, en el que además utilizamos electricidad procedente de fuentes renovables. De esta manera, no se libera ninguna emisión contaminante en todo su ciclo productivo. El proceso es cada vez más sencillo y barato. Es más, ya existen pequeñas hidrogeneras que fabrican su propio hidrógeno verde (el SimpleFuel de Toyota) e incluso vehículos que se autoabastecen. En España también hay planes para la primera planta de producción de este tipo de hidrógeno.

El hidrógeno, clave en la transición energética

Mirai 3

Como vemos, el hidrógeno ha estado muy presente en nuestras vidas, aunque su papel como fuente de energía de futuro pasa por su “evolución” de negro a verde. De hecho, se le considera un pilar clave en la transición energética, con previsiones de impulsar 15 millones de vehículos en 2030 y cubrir la quinta parte de la demanda energética mundial en 2050.

Su importancia para la sociedad iría más allá, pues se prevé que solo en España podría generar entre 120.000 y 180.000 empleos. Los costes de producción, distribución y almacenamiento del hidrógeno azul y verde son cada vez menores. La pregunta ya no es si lo usaremos en el futuro, sino cuándo.

Imágenes | Toyota Global Newsroom | AOP | Unsplash/Terry Vlisidis

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