Presente y futuro del hidrógeno. Part 2

Si el lector ha estado ya antes muy interesado en conocer el desarrollo y las aplicaciones actuales del hidrógeno, se habrá encontrado con seguridad, y quizá con sorpresa, frente al hecho curioso de que se le menciona habitualmente con un “apellido” que designa su color. Así, aunque el hidrógeno, como elemento químico, es lógicamente único —es el primero de la tabla periódica y su átomo está formado por un protón y un electrón—, se habla repetidamente de hidrógeno, azul, gris, turquesa, amarillo…

Esta escala cromática no es caprichosa, sino una convención que permite identificar el origen de la energía utilizada en la generación del hidrógeno y señalar si en ella se utilizan sistemas para la captura y almacenamiento (CCS) del CO2 producido. En otras palabras, la asignación de colores es una manera de ilustrar la emisión de gases de efecto invernadero (GHG) que está asociada en cada caso a los procesos de producción del hidrógeno.

En estos momentos, el hidrógeno gris el más abundante, pero el azul y el verde son los que presentan un futuro más prometedor a la vista de los desarrollos tecnológicos actuales. 

El hidrógeno gris se obtiene a partir de gas natural, es decir, tiene origen en combustibles fósiles, por lo que su producción genera CO2 (de hecho, es la fuente principal de CO2 en una refinería). El hidrógeno azul tiene el mismo origen que el gris, pero incluye captura de una gran parte del CO2 emitido en el proceso. A su vez, el hidrógeno verde es el que se produce mediante la electrólisis del agua, por lo que la electricidad que consume en su proceso de producción es de origen renovable; en otras palabras, que su generación no emite CO2 en ningún eslabón de la cadena productiva.  

En todo caso, lo importante que conviene recordar es que, aunque el hidrógeno resultante sea único —por cierto, el elemento químico más presente en la naturaleza y uno de los combustibles más limpios y eficientes que existen, si es que no el que más—, se pueden utilizar diferentes tecnologías para producirlo. 

Por ello, la clave está en disponer de diferentes desarrollos tecnológicos que permitan reducir las emisiones en las diversas instalaciones ya existentes que son intensivas en huella de carbono y promover nuevas instalaciones, también de diverso tipo, que sean de baja intensidad o neutras en este aspecto.

De hecho, lo normal es que todas estas diferentes tecnologías tengan cabida en el mapa energético del futuro inmediato y, por ello, “los diferentes colores” del hidrógeno coexistirán en las próximas décadas de forma complementaria. Si acaso, puede aventurarse que el hidrógeno azul, principalmente, tendrá un papel muy importante en el proceso de transición energética, como paso intermedio y asequible para la reducción de la huella de carbono, hasta que se consiga la producción masiva de hidrógeno verde.

Aunque se están dando pasos importantes y acelerados, este último objetivo —la producción a gran escala de hidrógeno verde— se enfrenta actualmente a importantes retos tecnológicos que es necesario superar para incrementar la eficiencia de los equipos que lo generan. 

En la actualidad, puede estimarse que estos equipos —los electrolizadores— tiene una eficiencia media situada en el entorno del 60%, si bien ya están en marcha proyectos de desarrollo de electrolizadores de alta temperatura que deberían hacer posible un sustancial incremento de ese porcentaje. En todo caso, la tecnología de electrolisis —aunque ya es viable para ciertas aplicaciones: movilidad, generación de energía para edificios, apoyo a inversiones en renovables, producción de hidrógeno en sitios donde no es posible la captura y almacenamiento de carbono, etc.— exigirá un cierto tiempo y esfuerzo para madurar económicamente y alcanzar los factores de escala necesarios que requiere el mercado. 

Concretamente, la tecnología para la producción de hidrógeno verde por electrolisis de agua actualmente más desarrollada en la electrolisis alcalina, es decir, la que utiliza un medio alcalino. No obstante, la tecnología PEM (Proton Exchange Membrane) ha avanzado mucho en los últimos años y puede competir ya con la alcalina en función de las características y capacidad que posea cada planta de producción de hidrógeno en particular. 

Además de estas dos tecnologías, existe también la AEM (Anionic Exchange Membrane), que combina las ventajas de la alcalina con las ventajas de la PEM, y la SOEC (Solid Oxide Electrolyzer Cell), para la que se auguran mejores rendimientos, pero que está aún en desarrollo y no puede aplicarse por el momento a escala industrial.

Se puede considerar que la electrolisis alcalina y la PEM están plenamente desarrolladas desde el punto de vista tecnológico; el objetivo ahora en relación con ellas es mejorar su eficiencia y reducir sus costes de producción. En cuanto a la AEM, tendrá potencial para sustituir a la alcalina y a la PEM en un futuro no muy lejano si la reducción de costes que se espera conseguir con ella finalmente se confirma. En cambio, para que la tecnología SOEC sea una realidad a escala industrial, falta un poco más. 

Por el contrario, la tecnología para la captura de CO2 en instalaciones de hidrógeno gris es actualmente una tecnología más madura, más accesible y más competitiva económicamente.

No obstante, hay que insistir en que se están haciendo muchos esfuerzos para recortar los plazos que exige habitualmente la maduración de estos desarrollos tecnológicos, especialmente a través de alianzas estratégicas entre empresas de primer nivel nacional e internacional que eran impensables hasta hace bien poco. 

Por ello, el lector interesado habrá comprobado que muchos de los proyectos acerca el hidrógeno de los que se informa públicamente, están siendo abordados mediante la colaboración de varias empresas, un esfuerzo en el que Técnicas Reunidas es particularmente activa.

En definitiva, existen en estos momentos diversas soluciones tecnológicas para producir hidrógeno que presentan distintos grados de maduración, escala y viabilidad económica, pero que en varios casos ya son de aplicación práctica. 

Se trata de diferentes tecnologías que pueden ser más o menos útiles en función de diversos factores: su momento de uso, sus desarrollos y eficiencias, su fiabilidad y prestaciones, el tipo de uso final del hidrógeno generado… En todo caso, parece estar fuera de toda duda que los avances en este terreno permitirán dar un fuerte impulso a la disponibilidad a gran escala de una fuente de energía limpia y sostenible.