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Científicos españoles logran producir 'hidrógeno dorado' que 'limpia' el aire

El sistema está basado en membranas cerámicas protónicas que logran producir hidrógeno sin apenas residuos. ¿Qué beneficios y retos plantea esta tecnología?

Planeta El Confidencial 05 de mayo de 2022
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¿El hidrógeno es bueno para el medio ambiente? (Pexels)

Los combustibles fósiles como el gas natural, el petróleo y el carbón son perjudiciales para el medio ambiente y el movimiento hacia el uso de energías renovables es cada vez más fuerte.

El hidrógeno es el elemento más abundante de la Tierra (con estimaciones que dicen que constituye el 90% de todos los átomos) y uno de sus puntos fuertes es que puede almacenarse en estado gaseoso o líquido y luego distribuirse como combustible limpio sin emitir gases de efecto invernadero en la combustión.

 "La energía del hidrógeno es un tipo de energía renovable que se puede producir con un impacto ambiental mínimo"

 Así, una vez producido, el hidrógeno genera energía eléctrica en una celda de combustible, emitiendo solo vapor de agua y aire caliente. El hecho de que sea una fuente de energía versátil, ya que se puede utilizar como líquido o gas, lo convierte en una alternativa prometedora con impacto ambiental mínimo para el crecimiento en los sectores de energía estacionaria y de transporte. Hasta aquí todo son bondades. ¿Es tal panacea?

Pero...

A pesar de que el hidrógeno está en todas partes: en el agua, la materia orgánica y los hidrocarburos, los átomos de hidrógeno no existen por sí mismos y deben desacoplarse de otros elementos antes de poder utilizar hidrógeno como combustible. No existen yacimientos de hidrógeno, por lo que los científicos buscan métodos indirectos de transformación. El hidrógeno se puede producir a partir de recursos como el gas natural, el carbón, la energía solar, el viento y la biomasa.

Su renovabilidad general, es decir, que el recurso seguirá estando disponible indefinidamente, dependerá de su fuente de extracción. Las pilas de combustible de hidrógeno cubren ambas áreas, por ejemplo. Pero también es importante su eficiencia. Las celdas de combustible de hidrógeno tienden a ser más caras que la gasolina estándar.

 El hidrógeno es el elemento químico más abundante del universo. (EFE) El hidrógeno es el elemento químico más abundante del universo. (EFE)

Ahora, investigadores del Instituto de Tecnología Química del CSIC y de la Universidad Politécnica de Valencia (ITQ, CSIC-UPV) han creado un generador escalable y modular basado en membranas cerámicas protónicas que consiguen producir hidrógeno prácticamente puro a partir de electricidad y portadores moleculares como el metano o amoniaco y casi sin perder energía. Las membranas cerámicas protónicas son convertidores de energía electroquímica, al igual que las baterías, las pilas de combustible y los electrolizadores.

“Nuestro grupo de investigación ha realizado un extenso estudio de las velocidades de las reacciones que tienen lugar, así como de los mecanismos implicados en ellas para mejorar las condiciones de operación de estos sistemas”, explica María I. Valls Esteve, investigadora del ITQ.

Los colores del hidrógeno

El hidrógeno es un mundo complejo en el que no es oro todo lo que reluce. Distintas fuentes de producción han dado lugar a un código de colores. El llamado hidrógeno “verde”, que es el más limpio de todos, se produce mediante la electrólisis del agua alimentada por energías renovables. Pero este método ideal es costoso, por lo que la gran mayoría del hidrógeno producido en el mundo a día de hoy se genera mediante un proceso más económico llamado reformado con vapor, que utiliza gas natural como materia prima y genera CO2 a partir de la reacción del metano con el agua. Se trata de hidrógeno “gris”, que no contribuye a la mitigación del cambio climático porque su obtención sigue requiriendo de combustibles fósiles.

Sin embargo, el hidrógeno gris puede transformarse en hidrógeno “azul” cuando el CO2 generado es capturado por las tecnologías de almacenamiento de carbono (CCUS). De hecho, el más común es el azul que se extrae del gas natural. Actualmente, solo el 2% del hidrógeno del mundo es verde, pero únicamente el 0,1% proviene de la electrólisis del agua dedicada; el resto se crea como subproducto de procesos industriales como la producción de cloro y soda cáustica.

¿Y el hidrógeno dorado?

Según los expertos, que publican su estudio en la revista Science, el hidrógeno dorado conduciría a emisiones negativas y a 'limpiar' la atmósfera al fabricarse a partir de electricidad generada por energías renovables, pero donde el dióxido de carbono que se produce en el proceso no se emite a la atmósfera, sino que “se transforma en una corriente presurizada para su licuación y transporte para su posterior utilización o almacenamiento, permitiendo así la descarbonización”, explica el CSIC.

El hidrógeno podría solucionar las necesidades del consumo doméstico y empresarial con un sistema de almacenamiento a gran escala para “archivar” la energía renovable excedente con objeto de ser usada posteriormente. Por el momento, están iniciando la construcción de una planta piloto de hidrógeno en Arabia Saudí para demostrar la viabilidad y eficacia de esta tecnología.

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