¿Qué es el hidrógeno verde y cómo se produce?

Noticias recientes nos cuentan de nuevas inversiones millonarias que llegan a la Argentina para producir hidrógeno verde. Estas inversiones tendrán lugar en sur de Argentina, más específicamente en Sierra grande, provincia de Rio Negro.

Pero, ¿qué es el hidrógeno verde y cómo se produce? ¿realmente es el combustible del futuro como muchos dicen?

Voy a intentar contestar a todas estas preguntas en este artículo.

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¿Qué es el hidrógeno verde y cómo se produce?

El hidrógeno verde es básicamente hidrógeno que se produce a partir de fuentes de energía renovables. Es importante destacar que el hidrógeno verde no es en sí una fuente de energía que puede extraerse de la naturaleza y utilizarse como el petróleo o el carbón.

El hidrógeno es la molécula más abundante del planeta tierra. Pero no se encuentra como una molécula aislada, sino que unido a otros elementos como, por ejemplo, la mayor parte de la materia orgánica que conocemos y el agua de nuestros océanos y ríos.

Entonces, para poder obtenerlo y utilizarlo como fuente de energía (más adelante te cuento cómo obtener energía a partir de él) hay que separarlo de otros elementos. El elemento que se usa por excelencia para producir hidrógeno verde en el mundo es el agua.

El agua está compuesta, como muchos sabrán, por dos moles de hidrógeno y uno de oxígeno. Para extraer esos moles de hidrógeno del agua es necesario llevar a cabo una reacción química llamada electrólisis del agua.

En esta reacción, se hace pasar una corriente eléctrica por un recipiente que contiene agua y una solución salina que favorece la reacción química. Esta reacción se lleva a cabo en dispositivos llamados electrolizadores.

Este aporte de energía al sistema hace que el agua se separe en los dos elementos que la componen: oxígeno e hidrógeno.

De esta forma hemos obtenido hidrógeno a partir de agua, un elemento que como muchos sabemos es muy abundante en nuestro planeta.

Y muchos me dirán, ¡bueno pero el agua es un recurso finito y escaso!

Eso es muy cierto, pero hay dos cosas que hay que tener en cuenta de la producción de hidrógeno verde:

• Según estudios científicos, el consumo de agua para producción de hidrógeno verde es muy bajo con respecto a la totalidad de agua disponible en la Tierra
• El agua a utilizarse para producir hidrógeno verde en Rio negro es agua salada de los océanos (que es mucho más abundante que el agua potable).

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¿Porqué se llama hidrógeno verde? ¿Qué otros tipos existen?

Como mencionamos anteriormente, lo que diferencia al hidrógeno verde de otros tipos de hidrógeno es que la energía para la electrólisis proviene de fuentes renovables.

Existen otros tipos de hidrógeno cuyos procesos de obtención están muy desarrollados a nivel mundial:

• Hidrógeno gris: se obtiene a partir de combustibles fósiles. La mayor parte del hidrógeno gris del mundo se produce a partir de una reacción llamada reacción de reformado de metano. En esta reacción se extrae el hidrógeno contenido en la molécula del gas natural (CH4) haciéndolo reaccionar con vapor de agua a altas temperaturas.

• Hidrógeno azul: este hidrógeno se obtiene de la misma forma que el hidrógeno gris, con la diferencia de que los procesos tienen sistemas de captura de carbono que evitan que se liberen emisiones de CO2 a la atmósfera. Con lo cual estos procesos resultarían “libres de emisiones” (pongo entre comillas porque los sistemas de captura de carbono también consumen energía que muchas veces proviene de fuentes fósiles. En este caso no sería libre de emisiones)

Almacenamiento y transporte de hidrógeno verde

Una vez obtenido el hidrógeno verde, debe almacenarse y transportarse para su uso. La buena noticia es que ya se conocen las tecnologías para realizar estos procesos.

El hidrógeno gris se utiliza a nivel mundial hace muchísimos años en diversas industrias como por ejemplo para la fabricación de fertilizantes, refinado de petróleo y aditivos de la industria alimenticia.

Habiendo dicho esto, es fácil de ver que las moléculas de hidrógeno gris, azul y verde son exactamente las mismas. Entonces, se pueden utilizar todas las tecnologías que ya conocemos para transportar y almacenar hidrógeno verde.

Algunos detalles de estos procesos:

• Debido a que se trata de una molécula muy pequeña, el hidrógeno verde debe almacenarse a presiones muy altas (alrededor de los 500 bar)
• Por este mismo motivo, para poder transportar grandes cantidades otra opción es enfriarlo a muy bajas temperaturas para que ocupe menor volumen (-250ºC)
• Para transportarlo, se pueden utilizar tanques preparados para soportar altas presiones y bajas temperaturas. Otra opción es transportarlo en cañerías de gas natural, en concentraciones de 5-20% dependiendo de la concentración que soporte la red de cada país.

¿Cómo se produce energía a partir del hidrógeno verde?

Ya repasamos cómo obtener hidrógeno, cómo almacenarlo y transportarlo. Ahora bien, dijimos que el hidrógeno verde puede darnos energía, ¿cómo?

Muy simple, llevando a cabo la reacción de electrólisis del agua, ¡pero esta vez a la inversa!

Es decir, para obtener hidrógeno y oxígeno a partir de agua necesito incorporar energía al sistema. Pero, si ahora elijo combinar hidrógeno y oxígeno para obtener agua, entonces se va a liberar energía de ese sistema (ver imagen de arriba).

Esa energía que se libera durante la reacción de electrólisis inversa es la que podemos utilizar para abastecer múltiples procesos tanto industriales como residenciales en nuestros hogares.

Y acá la importancia del hidrógeno verde y de su implementación: en todo este proceso hemos logrado almacenar y transportar energía de un lugar a otro sin la necesidad de una batería.

El nexo que faltaba para alcanzar 0 emisiones en 2050

¿Para qué queremos hidrógeno verde, si tenemos energía solar y eólica?

Porque estos tipos de energías limpias y renovables tienen una gran desventaja: son intermitentes. Esto significa que hay momentos del día donde hay sol y viento, pero otros momentos donde no hay. ¿Qué pasaría si mi casa se abastece con energía 100% solar y hay una semana donde no sale el sol? Fácil, no tendríamos energía.

Para resolver este problema en muchos hogares se utilizan sistemas de almacenamiento, mejor conocidos como baterías. Las baterías permiten guardar esa energía del sol que no necesitamos durante el día y usarla durante la noche.

Ahora, este proceso de almacenar energía en baterías sirve muy bien para hogares, incluso algunos comercios. Pero imagínense lo difícil que es guardar toda la energía necesaria para una industria, un avión o un buque de carga. ¡¡Necesitaríamos cientos o miles de baterías!!

Y tampoco queremos eso, ¿no?

Como sabemos las baterías están hechas con recursos no renovables, como el litio, níquel y cobalto.  Luego, su uso es sustentable siempre y cuando no implique la sobre-explotación de estos recursos.

Y acá es donde el hidrógeno verde llega como el nexo que faltaba para solucionar el problema de intermitencia de las energías renovables.

Este elemento permite almacenar y transportar energía sin la necesidad de ninguna batería, con recipientes reutilizables o incluso en las mismas cañerías que ya se utilizan en las ciudades alrededor del mundo.

¿Porqué se va a producir hidrógeno verde en Argentina?

El sur de Argentina tiene una producción enorme de energía eólica, que será utilizada para producir el hidrógeno verde que luego se exportará a Australia.

Como mencionamos anteriormente, se utilizará para este proyecto agua de mar, que también estará cerca de las plantas de producción de hidrógeno verde.

Obstáculos en la implementación del hidrógeno verde

El mayor obstáculo al que se enfrenta el hidrógeno verde hoy en día son sus costos. No resulta competitivo comparado con los precios del gas natural o del hidrógeno gris o azul.

El hidrógeno verde cuesta entre 3,5 y 9 dólares por kilo, mientras el hidrógeno gris está entre 1 y 2,2 dólares dependiendo de la región. En 2021, los precios del gas natural fluctuaron entre los 0,31 y 0,55 dólares para la misma cantidad de energía que aporta 1 kilo de hidrógeno (33,33 kWh)*.

Para poder implementar esta tecnología en un futuro cercano, los precios del hidrógeno verde deben bajar. Existen 2 formas de lograr este objetivo:

• Que los precios de las energías renovables bajen
• Que el precio de los electrolizadores (dispositivos donde se lleva a cabo la reacción de electrolisis) bajen

*1 kilo de hidrógeno almacena 33,33 kWh de energía. Los precios del gas natural se muestran en las referencias en MMBtu entonces para compararlos tomé 33,33 kWh como unidad funcional. Luego, comparé los precios de producir la misma cantidad de energía con hidrógeno verde, gris y gas natural 

Reflexiones finales

En este artículo te contamos qué es el hidrógeno verde y cómo se produce. Ahora unas reflexiones finales.

El hidrógeno verde realmente es una tecnología que llegó para quedarse. Hoy en día Chile y Australia son pioneros en esta tecnología y Argentina se está sumando a este mapa de productores y exportadores.

Sumado a esto, el proyecto de hidrógeno verde traerá a nuestro país miles de puestos de trabajo y un desarrollo en torno a energías limpias que, en el mejor de los casos, terminarán desplazando en el largo plazo a otros proyectos de energías altas en carbono como petróleo o gas natural.

Imagen de portada: akitada31 de Pixabay