Por Juan Antonio Gutiérrez *
El hidrógeno es actualmente un tema ampliamente discutido en foros de energía renovable, de medidas de mitigación del cambio climático, almacenamiento energético, electromovilidad e incluso en foros de descarbonización del transporte marítimo o de la aviación. ¿Se trata entonces de un energético hasta ahora desconocido pero que podría salvarnos de la dependencia de los combustibles fósiles?
Para nada: el hidrógeno es una sustancia de la cual el mundo consume actualmente más de 70 millones de toneladas anuales. Se usa principalmente como materia prima para la refinación de crudo (eliminación de azufre en diésel y gasolinas, principalmente), para la síntesis de amoniaco (importante precursor de muchos fertilizantes) y en aplicaciones de menor demanda como son la hidrogenación de grasas alimenticias, de algunas resinas sintéticas o en la producción de vidrio plano.
En algunos procesos como la producción de etileno o de cloro, el hidrógeno se obtiene como un sub-producto que en algunos casos se ventea al medio ambiente, pero en otros se aprovecha como un energético: ya sea en combustión en calderas o inyectándolo a mezcla con gas natural en turbinas de generación eléctrica. Esto significa que ya se conoce desde hace mucho tiempo su capacidad como energético. ¿Entonces por que hasta ahora se habla tanto de él? Hay varias razones:
El hidrógeno que actualmente el mundo consume es en un 95% producido por reformado de gas natural o por gasificación de carbón, con una huella de entre 9 y 10 kg de CO2 emitidos a la atmosfera por cada kilogramo de hidrógeno. El hidrógeno del que se habla actualmente y el que se vislumbra como un vector de descarbonización es hidrógeno azul o verde. Ambos hidrógenos deberían tener, de acuerdo con el esquema de certificación de garantías de origen de hidrógeno “CertifHy”, 60% menos huella de carbono que el hidrógeno convencional. La diferencia entre azul y verde es entonces la materia prima y el método para producir el hidrógeno: el azul a partir de reformado de metano o gasificación de carbón con captura y secuestro de CO2; el verde a partir de agua y energía eléctrica renovable en un proceso llamado electrólisis.
La razón por la que ahora se habla tanto de hidrógeno es por que las tecnologías de captura y secuestro de carbono, de generación eléctrica renovable y de electrólisis han llegado a un nivel de
madurez tecnológica suficiente para adoptarse en condiciones de trabajo reales y a gran escala. Lo anterior permite que los costos de inversión decrezcan y que como consecuencia: el gas hidrógeno sea cada vez más barato. Por otra parte: esto coincide con que la comunidad internacional está cada vez más enfocada en desarrollar esfuerzos para mitigar los efectos del cambio climático. El ejemplo más importante de esto es el Acuerdo de París, que busca frenar el calentamiento global a máximo 1.5 – 2 °C respecto a la temperatura global promedio de la era preindustrial.
Ambición climática + Madurez tecnológica + Decremento de costos = Nueva ola del hidrógeno.
Para entender al hidrógeno y no sufrir desilusiones tempranas es importante romper un paradigma que nos dejó el petróleo: “Un solo energético puede salvarnos como sociedad y permitirnos energizar aplicaciones de pequeña, mediana y gran escala”. La denominada “transición energética” es un camino que nos llevará de los combustibles fósiles hacia una matriz diversa de soluciones para cada sector consumidor de energía.
En movilidad, por ejemplo, convivirán los vehículos híbridos, los eléctricos a baterías y los eléctricos a hidrógeno atendiendo cada uno a un nicho específico: los de baterías serán más adecuados para aplicaciones civiles, donde un auto está la mayor parte del tiempo estacionado y requiere autonomías intermedias, mientras que los de hidrógeno estarán destinados a las aplicaciones de alta demanda de energía, altas autonomías y alta tasa de uso: como el transporte carretero o ferroviario de mercancías.
En la industria ocurrirá lo mismo: una parte del calor necesario vendrá de equipos que se transformaron de combustión a eléctricos, otra parte de tecnologías de concentración térmica solar y alguna porción adicional de hidrógeno en combustión.
¿Cuánta será la participación del hidrógeno en cada aplicación? La respuesta depende de las necesidades del sector adoptante y de la capacidad de cada país o región para producir el hidrógeno de bajas emisiones necesario. Algunos países como Japón o Corea del Sur ya anticipan que no serán capaces de producir el hidrógeno que demandarán después de 2030 y han comenzado a explorar las posibilidades de importarlo desde Australia, Arabia Saudita o Chile.
A nivel global, se cuenta con pronósticos del futuro del hidrógeno. Uno de los más robustos es de la Agencia Internacional de Energía (IEA) quienes han desarrollado distintos escenarios para el futuro energético del mundo. El Escenario de Desarrollo Sustentable es el más favorable hacia las tecnologías limpias y en él se cumplen los objetivos de mitigación de cambio climático globales. Dentro de este escenario, el mercado del hidrógeno crecerá de 70 millones de toneladas anuales en 2019 a más de 500 millones de toneladas en 2070, de las cuales más de 300 millones vendrán de electrólisis del agua y el resto de fuentes fósiles que usen sistemas de captura y secuestro de carbono.
Hacia 2070 se vislumbran tres aplicaciones como las más demandantes de hidrógeno: la navegación, la síntesis de combustibles sintéticos y el transporte terrestre.
En la navegación, el reto de la descarbonización es que el uso de alternativas como las baterías es poco viable, debido a las altas autonomías necesarias (días o semanas) y al gran peso de estos sistemas. El hidrógeno, por su parte podría ser alimentado a las embarcaciones en forma de amoniaco, permitiendo el consumo de un combustible con bajo impacto ambiental y que requerirá pocas adecuaciones a la infraestructura de recarga y consumo de combustible de los barcos.
Los combustibles sintéticos serán combustibles líquidos como el diésel o queroseno o gaseosos como el metano que serán producidos en plantas químicas a partir de CO2 capturado del aire o de procesos industriales y de hidrógeno bajo en carbono. Los combustibles sintéticos líquidos serán de gran importancia para la aviación, por ejemplo, donde aún no hay claridad sobre la viabilidad de llevar un combustible gaseoso a bordo y donde existe una infraestructura desplegada amplia tanto de consumo como de dispensado de hidrocarburos en aeropuertos.
El uso en el transporte terrestre estará destinado a vehículos de celdas de combustible que conviertan el hidrógeno en electricidad para impulsar un tren motriz eléctrico. Se estima que hacia 2070 el 50% de los camiones de carga pesada serán impulsados por hidrógeno.
La buena noticia para México es que es un país que cuenta con un alto potencial de energía renovable (solar y eólica), una extensión territorial amplia y que geológicamente es un candidato para las tecnologías de secuestro de carbono, debido a la gran cantidad de yacimientos salinos y yacimientos agotados de petróleo que tenemos en el país. Muy pronto deberán reunirse los actores interesados del sector energético en México y explorar las posibilidades para sacar el mayor provecho de nuestro potencial de cara a este nuevo energético en el mundo: el hidrógeno.
