Para enfrentar la crisis climática -esto es, la suba global de la temperatura, acompañada del derretimiento de glaciares, acidificación y aumento del nivel de los océanos, y de la frecuencia e intensidad de eventos extremos como tormentas, sequías e inundaciones- es necesario un cambio de la matriz energética hacia fuentes renovablesprovenientes del viento, el sol o el mar.

El problema con estas fuentes energéticas es que se generan en lugares alejados del consumo, son intermitentes y es difícil almacenarlas y transportarlas. Ahí es donde aparece el hidrógeno como una alternativa para amortiguar el desacople entre la generación(dependiente de factores climáticos como la radiación solar y la velocidad del viento) y la demanda de energías renovables.

"El hidrógeno es un vector que permite almacenar y trasladar esa energía", señala Fabiana Gennari, investigadora principal del Conicet, docente del Instituto Balseiro y jefa del Departamento de Fisicoquímica de Materiales del Centro Atómico Bariloche.

Se trata de un elemento que no se encuentra aislado en la naturaleza, y para obtenerlo, "el método más usual es a partir de la electrólisis, un proceso que rompe las moléculas de agua para separar el oxígeno por un lado y el hidrógeno por otro", explica Gennari, quien recientemente dictó un coloquio sobre el rol del hidrógeno en la lucha contra el cambio climático en el Instituto Balseiro.

LOS COLORES DEL HIDRÓGENO

Hoy existen distintos tipos de hidrógeno disponibles a partir de su forma de producción. El hidrógeno gris es el que actualmente se produce a nivel industrial. Se obtiene a partir de fuentes como el metano o el carbón, que liberan gases de efecto invernadero a la atmósfera, responsables del calentamiento global.

El hidrógeno azul es aquel que incorpora la captura de gases de efecto invernadero, y es la estrategia más simple para empezar a reducir las emisiones, aunque no es 100% sustentable.

El hidrógeno rosa es generado con energía de las centrales nucleares, una fuente limpia en cuanto a emisiones de gases de invernadero, pero no renovable, y que genera residuos potencialmente peligrosos.

El hidrógeno turquesa, que tiene un grado de desarrollo menor, utiliza gas metano. Pero evita la emisión de gases de invernadero porque el metano se captura para obtener carbono sólido y ser utilizado en distintos sectores de la industria.

Finalmente, el hidrógeno verde se basa en la utilización de energías renovables para la electrólisis, y es claramente la opción con menor impacto ambiental.

"Actualmente el 90% del hidrógeno que se produce en el mundo es gris", señala Ricardo Lauretta, docente y responsable del Laboratorio de Energía del Instituto Tecnológico de Buenos Aires (ITBA). En la Argentina, esta opción se utiliza principalmente en fábricas de fertilizantes y en las industrias de alimentos, acero y equipamiento electrónico.

El experto explica que la producción de hidrógeno gris tiene sentido si se utiliza para hidrogenar aceites, en la industria del acero, o en la elaboración de amoníaco para fertilizantes. En cambio deja de ser una opción razonable si el destino es el uso como combustible, porque se quemaría energía para producir energía.

 

EL DESAFÍO DEL ALMACENAMIENTO Y TRANSPORTE
Para almacenar el hidrógeno se puede recurrir a métodos físicos y químicos. Entre los métodos físicos, se puede comprimir el hidrógeno a temperatura ambiente y transportarlo en tubos, y también se puede licuar si se baja la temperatura. De esta manera mejora la densidad de energía por unidad de volumen.

En cuanto a los métodos químicos, se puede almacenar con materiales sólidos como los carbones, hidruros, (reacción de hidrógeno con metales y aleaciones); utilizar moléculas orgánicas o transformar el hidrógeno en otra molécula como el amoníaco.

"La elección de un método u otro va a depender de distintas variables: cuánto hidrógeno quiero almacenar y cuán lejos lo quiero transportar. Para almacenar grandes cantidades se usan recursos geológicos como cavernas o pozos de petróleo abandonados", explica Gennari.

El hidrógeno comprimido o líquido se puede transportar en camiones o por vía fluvial. Hoy existen unos 5000 km de tuberías de hidrógeno en el mundo, frente a 1,4 millones de kilómetros de tuberías de gas natural. Actualmente se investiga si es posible usar una mezcla de gas e hidrógeno en los gasoductos existentes.

 

INNOVACIÓN LOCAL
Desde su laboratorio en el Centro Atómico Bariloche (CAB), Gennari, lidera un equipo que investiga un novedoso material para almacenar hidrógeno en forma segura y usarlo en vehículos.

"Estamos desarrollando catalizadores nanoestructurados que permiten obtener hidrógeno a partir de una mezcla de etanol obtenido a su vez de la fermentación de residuos orgánicos y agua. Pero como esta conversión también requiere del uso de energía, apuntamos a utilizar fuentes limpias como la solar y la eólica, y capturar el hidrógeno en un nuevo material nanoestructurado que funciona en forma similar a una esponja, absorbiendo el hidrógeno en estado gaseoso. Esto nos permite transportarlo en forma segura y liberarlo en el momento y lugar en que se necesita y de manera constante", explica la investigadora del Conicet.

Este proyecto de investigación, por el que Gennari obtuvo el Premio L'Oréal Unesco por las Mujeres en la Ciencia en 2016, consta de cuatro etapas. La primera es el desarrollo de catalizadores para producir hidrógeno. La segunda es la producción de materiales tipo "esponjas" para almacenar hidrógeno, que son matrices sólidas de compuestos denominados "hidruros".

La tercera etapa es el desarrollo de materiales cerámicos nanoestructurados que capturan el CO2 y que se llaman óxidos mixtos. "Desarrollamos materiales que capturan, absorben e incorporan en su estructura, por un enlace químico, el CO2 y que forman un nuevo compuesto que es estable y que no es nocivo para el medioambiente", explica la científica.

La cuarta etapa consiste en evaluar qué se podría hacer con el CO2 almacenado. "Se puede usar para producir otro compuesto de valor agregado para la industria, como por ejemplo el metanol, que sirve de precursor de otros procesos como la producción de plástico; o se puede dejar así para realizar una disposición final", detalla la investigadora.

APLICACIONES DEL HIDRÓGENO
Una de las aplicaciones del hidrógeno verde es como combustible en el transporte automotor, en reemplazo de la nafta y el gasoil. Por el momento, algunos países lo están ensayando para vehículos de carga y de transporte público de pasajeros. "Los vehículos que funcionan a hidrógeno solo despiden agua por el caño de escape. Es una tecnología realmente limpia, pero por ahora su costo económico es alto", advierte la investigadora y docente del Balseiro.

Otra de sus aplicaciones es a nivel industrial, en las refinerías de petróleo, la industria química, en la industria alimentaria para hidrogenar aceites artificiales, y en otras industrias altamente demandantes de energía como la del acero,

También existen proyectos para Centros de Datos Verdes, como el Eco Edge Prime Power (E2P2), impulsado por un consorcio de siete compañías -Equinix, InfraPrime, Rise, Snam, SolidPower, Tec4Fuels y Vertiv- que utilizará celdas de combustible de óxido sólido con unidades de suministro ininterrumpido de energía (UPS) y baterías de iones de litio por medio de hidrógeno verde, que "contribuirá a reducir 100% las emisiones de carbono", según destacó este consorcio de compañías en un comunicado.

La iniciativa es financiada con una subvención otorgada por la Asociación Europea para un Hidrógeno Limpio, del programa Horizonte 2020 de la Comisión Europea.

 

POTENCIAL ARGENTINO
Por su posición geográfica y abundantes recursos naturales para producir energías renovables, y por la capacidad científico tecnológica de sus investigadores, la Argentina es uno de los países que apuesta al desarrollo del hidrógeno verde como un combustible limpio y de exportación.

A fines de 2020, más de 30 empresas lanzaron el Consorcio para el Desarrollo de la Economía del Hidrógeno (H2ar). Esta plataforma, coordinada por Y-TEC, la compañía de tecnología de YPF y el Conicet, busca avanzar en el desarrollo integral de la cadena de valor del hidrógeno en la Argentina, desde la producción hasta la aplicación local y la exportación.

Las compañías que forman parte del consorcio son: YPF, Siemens Energy, Toyota Argentina, Cargill, Alstom Group, Pampa Energía, Tenaris, Ternium, Scania, YPF Luz, Profertil, Compañía MEGA, TGN, TGS, Genneia, Baker Hughes, Sumitomo Corporation, Loma Negra, IEASA, Emerson, ABB, CGC, Trafigura, Explora, SICA, ABO Wind, AES Argentina, Air Liquide, Air Products, Hychico, Praxair, AESA, Soluforce y Honeywell.

En tanto, durante el Encuentro Nacional Hidrógeno 2030, realizado el 30 de mayo en Bariloche se anunció un proyecto de ley nacional para promoción del sector"que brinde certidumbre, estabilidad fiscal y garantía de acceso a los recursos financieros internacionales" para este nuevo sector económico. 

IMÁN PARA INVERSIONES
Hasta el momento, hay al menos cuatro proyectos nacionales e internacionales en distintas etapas de avance para la producción de hidrógeno verde desde Tierra del Fuego hasta Jujuy.

Uno de los más destacados, por el monto de la inversión, es el de la firma australiana Fortescue, anunciado durante la cumbre climática, celebrada en Glasgow, Escocia, en noviembre del año pasado. La compañía desembolsará u$s 8400 millones en los próximos diez años en el proyecto Pampas de producción de hidrógeno verde en la localidad rionegrina de Sierra Grande. Se trata de la mayor inversión privada de los últimos 20 años en Argentina.

El proyecto, aprobado por unanimidad por la Legislatura provincial el pasado 20 de abril "se encuentra actualmente en etapa de estudios de prefactibilidad para la construcción de parques eólicos, líneas de transmisión y una planta de hidrógeno verde y sus derivados", señaló Andrew Forrest, Chairman y fundador de Fortescue Future Industries, durante la coumbre de hidrógeno verde que se celebró en Barcelona a mediados de abril.

"La guerra entre Rusia y Ucrania visibilizó la gran dependencia de muchos países de los combustibles fósiles y aumentó el riesgo para el desarrollo de sus economías. Esto potenció la necesidad de acelerar las inversiones vinculadas a energías renovables y al hidrógeno verde en todo el mundo", comentó por su parte Sebastián Delgui, Regional Manager Government Affairs & Communities Latin America de Fortescue.

PROYECTO PIONERO
Desde 2008, Hychico, una compañía del grupo petrolero Capsa / Capex, de la familia Götz, lleva adelante un proyecto de producción de hidrógeno verde en Chubut, que se inició con la construcción del Parque Eólico Diadema, a 20 km de Comodoro Rivadavia, compuesto por siete aerogeneradores con una potencia instalada de 6,3 MW.

La planta de electrolización se alimenta de la energía limpia generada en el parque eólico, para la producción de hidrógeno de alta pureza que alimenta celdas de combustibles. El oxígeno producido, también de alta pureza, es comercializado a alta presión en el mercado de gases industriales.

Hychico también está ensayando mezclar gas natural e hidrógeno y almacenarlo en un pozo de petróleo agotado, donde actúan unas bacterias llamadas arqueas que producen biometano.

"La metanogénesis es la generación biológica de metano (CH4) y puede lograrse bajo ciertas condiciones por microorganismos que utilizan hidrógeno (H2) y dióxido de carbono (CO2) en su metabolismo", explican en la compañía.

De este modo el reservorio se comportaría como un "reactor químico natural" con las ventajas de aprovechar la energía geotérmica natural. El metano, principal componente del gas natural, podría utilizarse directamente en aplicaciones como combustible para turbinas, GNC o calefacción, empleando la infraestructura actualmente disponible del gas natural.

DE USHUAIA A LA QUIACA
En Tierra del Fuego, la firma estadounidense MMEX Resources Corporation anunció en abril de este año una inversión de u$s 500 millonesen la instalación de una planta de hidrógeno verde en la provincia más austral. La iniciativa proyecta crear 1500 puestos de trabajo durante la construcción de la planta y hasta 300 puestos fijos de trabajo calificado cuando entre en operaciones, de acuerdo con estimaciones realizadas por la empresa.

La inversión será llevada adelante por MMEX por medio de un acuerdo tecnológico con Siemens Energy, que ya se encuentra realizando los estudios de evaluación del recurso eólico, un proceso que puede llevar entre 90 a 120 días.

Entre las razones argumentadas por MMEX para elegir Tierra del Fuego se destacan la calidad de los vientos en la provincia austral, su ubicación estratégica frente al océano (que facilita la logística exportadora) y las ventajas tributarias que ofrece por ser una zona franca. El proyecto está pensado desde una lógica exportadora y apunta a mercados de Asia y Europa para generar entre u$s 120 y u$s 190 millones anuales a partir de su entrada en funcionamiento en 2025.

También Jujuy está apostando al hidrógeno verde a partir de la instalación de una planta de 100 megavatios de energía solar y 20 megavatios de baterías para alimentar un sistema de hidrolización y generar unas 3000 toneladas de hidrógeno verde al año, según comentó el gobernador provincial Gerardo Morales.

Además de producir hidrógeno verde, se podrá obtener oxígeno quirúrgico para su uso en hospitales, y en la industria metalúrgica y metalmecánica. La inversión para la instalación de la primera fase en el desarrollo de esta tecnología asciende a u$s 150 millones. Una vez en marcha, la planta generaría ingresos por más de u$s 30 millones al año, con lo que se repagaría en cinco años.

TRANSICIÓN ENERGÉTICA EN TIEMPOS DE GUERRA
La invasión de Rusia a Ucrania aceleró la necesidad de los países, principalmente europeos, de apostar a las energías renovables y dejar de depender de fuentes energéticas fósiles, como el gas proveniente de Rusia. El conflicto armado redefinió los flujos de comercio e inversiones y puso foco en la seguridad energética basada en la sustentabilidad.

Esto abre una enorme oportunidad para países como la Argentina, que cuentan con los recursos naturales y científicos para producir hidrógeno verde y exportarlo al resto del mundo.

En tiempos de guerra y crisis climática, este vector energético con capacidad de almacenar y transportar energía limpia,jugará un papel central en la descarbonización de la economía que viene.

Nota: apertura.com