06.12.2021 - Paul Scherrer Institut (PSI)

El hidrógeno azul puede ayudar a proteger el clima

Un alto nivel tecnológico es la clave

Un grupo internacional de investigadores dirigido por el Instituto Paul Scherrer y la Universidad Heriot-Watt ha analizado en profundidad el impacto climático del hidrógeno azul. Éste se produce a partir de gas natural, con elCO2 resultante del proceso capturado y almacenado. El estudio, publicado en la revista Sustainable Energy & Fuels de la Royal Society of Chemistry, concluye que el hidrógeno azul puede desempeñar un papel positivo en la transición energética, bajo ciertas condiciones.

El hidrógeno es un portador de energía del futuro: el agua es el único subproducto de su uso, ya sea para alimentar un coche o para generar calor para los hogares y la industria. De hecho, el método utilizado para producir el hidrógeno es lo que determina su rendimiento medioambiental. La forma óptima es el hidrógeno verde, producido por la electrólisis del agua. Para que el hidrógeno sea ecológico, la electricidad utilizada en este proceso debe proceder de fuentes renovables, como la energía hidroeléctrica, eólica o solar, lo que lo hace prácticamente neutro en carbono. Sin embargo, por el momento, el hidrógeno producido de este modo es caro y no está disponible en todo el mundo, debido a la falta de electricidad renovable y de capacidades de electrólisis.

"Es probable que la creciente demanda de hidrógeno no pueda satisfacerse en un futuro próximo", reza la conclusión del actual estudio internacional. En la actualidad, la mayor parte del hidrógeno se produce a partir de gas natural u otros combustibles fósiles. Esto se denomina "hidrógeno gris" y no beneficia al medio ambiente, ya que su producción tiene un impacto climático negativo y se pierde energía durante la conversión.

El hidrógeno azul ofrece una especie de compromiso y su papel en la transición energética ha sido más debatido en los últimos meses por expertos y responsables políticos. Al igual que el hidrógeno gris, también se produce a partir del gas natural mediante un proceso conocido como reformado al vapor, que calienta y luego divide el gas en hidrógeno y dióxido de carbono. En este caso, sin embargo, no se permite que elCO2 simplemente se escape a la atmósfera, sino que parte de él se captura y se almacena permanentemente bajo tierra para reducir el efecto de los gases de efecto invernadero. Este proceso se conoce como captura y almacenamiento de carbono (CAC) y contribuye a mejorar el equilibrio medioambiental.

Las fugas debilitan el beneficio para el clima

Sin embargo, un estudio conjunto publicado el pasado mes de agosto por investigadores de las universidades estadounidenses de Cornell y Stanford llegó a la conclusión de que, incluso cuando se utiliza el CSS, el hidrógeno azul para la generación de calor no es mejor para el clima, sino que, en general, puede ser bastante más de un 20% peor que el uso del gas natural directamente como portador de energía. La razón principal, según los autores, era la fuga de gas natural a la atmósfera a lo largo de toda la cadena de suministro, desde su producción en el pozo hasta el transporte por tubería o barco, y luego hasta la planta de producción de hidrógeno. Dado que el efecto invernadero del gas natural, o mejor dicho, de su principal componente, el metano, es unas 30 veces mayor queel del CO2, incluso una fuga de un pequeño porcentaje puede debilitar gravemente el equilibrio climático del hidrógeno producido. Además, el reformado al vapor del gas natural produce emisiones deCO2 si no se captura todo el dióxido de carbono, lo que permite que una parte se escape a la atmósfera en lugar de almacenarse bajo tierra.

"Este estudio nos dio la oportunidad de estudiar el impacto climático del hidrógeno azul con mucha más profundidad", afirma Christian Bauer, del Laboratorio de Análisis de Sistemas Energéticos del PSI, autor principal del estudio actual. En poco tiempo, Bauer, junto con Mijndert van der Spek, profesor del Centro de Investigación de Soluciones de Carbono de la Universidad Heriot-Watt, formó una colaboración internacional de investigadores de distintos institutos para dar una base más amplia al nuevo estudio. La colaboración con los colegas de la ETH de Zúrich fue especialmente estrecha, ya que disponen de modelos especiales para la simulación detallada de procesos como la captura de carbono. "Utilizaron su software de simulación para modelar la producción de hidrógeno azul, y luego en el PSI introdujimos los resultados en nuestros modelos de rendimiento medioambiental", informa Bauer. "Así pudimos reproducir toda la cadena de producción, desde la extracción de gas natural hasta la captura y el almacenamiento de carbono".

La evaluación de los impactos climáticos muestra un panorama matizado: que el hidrógeno azul beneficie realmente al clima depende en gran medida de la cantidad de metano que se pierda en el camino desde el punto de extracción hasta la producción de hidrógeno, y de la eficacia de la captura de carbono durante el reformado al vapor del gas natural. "Las emisiones de metano son muy difusas, ya que pueden producirse en muchos puntos diferentes de la cadena de producción", explica Bauer, lo que dificulta su identificación. Según la tecnología de producción y el país de extracción, las emisiones pueden variar entre unas décimas de porcentaje y varios porcentajes. Y cuando se trata de capturar el dióxido de carbono, algunos métodos son capaces de atrapar y almacenar casi todo elCO2, mientras que otros sólo consiguen alrededor del cincuenta por ciento. "Con las modernas tecnologías de captura deCO2, se puede capturar prácticamente todo elCO2 producido en la producción de hidrógeno", afirma van der Spek. Esto significa que el hidrógeno azul puede desempeñar un papel clave en la transición hacia una sociedad neutra en carbono.

Un alto nivel tecnológico es la clave

La clave para generar hidrógeno azul de la forma más respetuosa con el clima es, por tanto, garantizar un alto nivel tecnológico. "Países como Noruega son un buen ejemplo", afirma Bauer. Ya son capaces de extraer y transportar el gas natural sin apenas pérdidas y con emisiones inferiores al 0,5%. Si se capturan casi todas las emisiones deCO2 durante el proceso de reformado al vapor y se almacenan bajo tierra en antiguos yacimientos de gas natural en el Mar del Norte, por ejemplo -una solución que ya ha demostrado ser segura y eficaz durante muchos años-, esta forma de hidrógeno azul es casi tan respetuosa con el clima como la forma verde.

El científico del PSI subraya que sus colegas estadounidenses no han calculado necesariamente mal. "Pero sólo estudiaron el lado negativo del espectro al investigar la producción de hidrógeno azul. Por el contrario, nosotros hemos podido demostrar que, si se gestiona correctamente, este tipo de hidrógeno puede hacer una valiosa contribución a la transición energética." Al menos podría ser un tipo de solución provisional hasta que el hidrógeno verde esté disponible de forma generalizada y barata. "El crecimiento continuo de la demanda puede requerir el uso de ambos tipos de hidrógeno para complementarse durante un largo periodo", según Bauer.

La industria del gas natural ya ha reconocido que sólo la producción con las menores emisiones posibles puede asegurar su supervivencia. Se ha fijado el objetivo de mejorar la tecnología de uso global hasta un nivel tan alto que las emisiones de metano no superen el 0,2%. Los debates políticos se centran en los valores umbral que permitirían calificar al hidrógeno azul como una fuente de combustible baja en carbono y respetuosa con el medio ambiente. "Es importante que ese umbral de emisiones tenga realmente en cuenta toda la cadena de producción", advierte Bauer. No hay que ocultar los factores críticos a la hora de evaluar el equilibrio climático.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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