El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo y tiene un potencial significativo como fuente de energía limpia y sostenible. En la Tierra, el hidrógeno más conocido no se encuentra en su forma pura en grandes cantidades, sino que está combinado con otros elementos en diversos compuestos.
Sin embargo, hay noticias recientes sobre un potencial de hidrogeno que puede cambiar muchas de las cosas que se piensa hoy sobre un futuro más prometedor, de lo imaginable.
A continuación, se hace un listado de las diferentes fuentes de hidrogeno disponibles en la tierra.
- Agua (H₂O):
El agua es la fuente más abundante de hidrógeno en la Tierra. El proceso de electrólisis del agua es una de las formas más comunes de extraer hidrógeno. Durante la electrólisis, una corriente eléctrica se pasa a través del agua para separarla en oxígeno e hidrógeno. Este método es limpio y eficiente, especialmente cuando se utiliza electricidad generada a partir de fuentes renovables como la energía solar o eólica. La electrólisis no produce emisiones de carbono, lo que convierte al hidrógeno obtenido en un portador de energía verdaderamente verde.
- Hidrocarburos:
Los hidrocarburos, como el gas natural, el petróleo y el carbón, son fuentes importantes de hidrógeno. El método más común para extraer hidrógeno de los hidrocarburos es el reformado con vapor de metano (SMR, por sus siglas en inglés). En este proceso, el metano (el principal componente del gas natural) reacciona con vapor de agua a alta temperatura para producir hidrógeno y dióxido de carbono. Aunque este método es eficiente y económico, produce emisiones de CO₂, lo que plantea desafíos ambientales.
- Biomasa:
La biomasa, que incluye residuos agrícolas, forestales y desechos orgánicos, también puede ser una fuente de hidrógeno. La gasificación de biomasa es un proceso mediante el cual los materiales orgánicos se convierten en gas de síntesis (syngas), una mezcla de hidrógeno, monóxido de carbono y dióxido de carbono. Este proceso se realiza a altas temperaturas en presencia de una cantidad controlada de oxígeno o vapor. La ventaja de la gasificación de biomasa es que utiliza materiales de desecho, lo que puede reducir la cantidad de residuos y proporcionar una fuente de energía renovable.
- Energía solar y fotocatalizadores:
Otra fuente prometedora de hidrógeno es la fotólisis, que utiliza energía solar para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. Los fotocatalizadores, materiales que aceleran la reacción utilizando luz solar, juegan un papel crucial en este proceso. La fotólisis tiene el potencial de convertirse en una fuente importante de hidrógeno verde, ya que utiliza una fuente de energía limpia e inagotable. Sin embargo, la tecnología todavía está en desarrollo y requiere más investigación para ser económicamente viable a gran escala.
- Energía nuclear:
La energía nuclear también puede utilizarse para producir hidrógeno mediante procesos térmicos. El calor generado por los reactores nucleares de alta temperatura puede ser utilizado en procesos termoquímicos para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. Este método tiene el potencial de ser muy eficiente y producir grandes cantidades de hidrógeno sin emisiones de carbono. Sin embargo, la infraestructura y las cuestiones de seguridad relacionadas con la energía nuclear siguen siendo desafíos importantes.
- Yacimientos Naturales de Hidrógeno:
El hidrógeno natural se encuentra en depósitos subterráneos y se genera sin la intervención humana. Estos yacimientos pueden ser de origen abiogénico (producido por reacciones químicas entre rocas y agua) o biogénico (producido por procesos biológicos)[1]. Los estudios geológicos han identificado hidrógeno natural en diversas regiones del mundo, incluyendo Ucrania, Mali y Estados Unidos.
En 2012, se descubrió un yacimiento de hidrógeno natural en Bourakébougou, Mali, con una pureza del 98%. Este hallazgo ha impulsado la búsqueda de yacimientos similares y ha generado interés en el desarrollo de tecnologías para su extracción y tratamiento[2]. Según un estudio de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia (AAAS), hay hasta 5,5 billones de toneladas de hidrógeno almacenadas en depósitos subterráneos alrededor del mundo. Esta cantidad es suficiente para cubrir la demanda mundial durante varios siglos[3].
El hidrógeno natural tiene el potencial de ser una fuente de energía limpia y sostenible, ya que su producción no genera emisiones de carbono. Sin embargo, la extracción y el almacenamiento de hidrógeno natural presentan desafíos técnicos y económicos que deben ser superados para que esta fuente de energía sea viable a gran escala[4],[5]
Desafíos y perspectivas futuras:
A pesar de la diversidad de fuentes de hidrógeno, su producción y utilización a gran escala enfrentan varios desafíos. La eficiencia energética, los costos de producción y la infraestructura necesaria para el almacenamiento y el transporte del hidrógeno son algunas de las barreras que deben superarse. Además, la reducción de las emisiones de carbono asociadas con la producción de hidrógeno a partir de hidrocarburos es esencial para asegurar que el hidrógeno contribuya a la mitigación del cambio climático.
La investigación y el desarrollo continúan en todas estas áreas, con el objetivo de mejorar la eficiencia y reducir los costos. El hidrógeno que se obtiene en las centrales nucleares es bautizado con el color rosa. Se produce mediante un proceso de electrólisis del agua, utilizando energía nuclear.
El hidrógeno verde, producido a partir de fuentes renovables, es especialmente prometedor debido a su potencial para proporcionar energía limpia y sostenible. El hidrógeno verde es un combustible que se produce mediante la electrólisis del agua, un proceso que separa el hidrógeno del oxígeno. Para que el proceso sea sostenible, la electrólisis se realiza con energía renovable, lo que lo convierte en una fuente de energía limpia
El Hidrógeno azul se produce a partir de combustibles fósiles, pero utiliza técnicas de captura y almacenamiento de CO₂. El hidrogeno gris viene del gas natural y de los combustibles fósiles. El Hidrógeno negro o marrón se obtiene a partir de la gasificación de biomasa o residuos, como los agrícolas o forestales. Es un tipo de hidrógeno renovable, pero tiene desafíos logísticos, sostenibles y de disponibilidad. Los recientes descubrimientos del hidrogeno natural encapsulado en el subsuelo es el que hoy se bautiza con el nombre de hidrogeno de oro.
A medida que avanzan las tecnologías y se implementan políticas de apoyo, es probable que el hidrógeno juegue un papel cada vez más importante en la transición energética global. Generándose una gran oportunidad de un crecimiento sostenible basado en una energía más limpia que la utilizada en los últimos dos siglos.
[1] https://synerhy.com/2023/11/formaciones-geologicas-de-hidrogeno-natural/?form=MG0AV3
[2] https://synerhy.com/2023/11/formaciones-geologicas-de-hidrogeno-natural/?form=MG0AV3
[3] Hay suficiente hidrógeno subterráneo para cubrir la demanda durante varios siglos, afirman geólogos de Estados Unidos (tiempo.com)
[4] https://synerhy.com/2023/11/formaciones-geologicas-de-hidrogeno-natural/?form=MG0AV3
[5] Hay suficiente hidrógeno subterráneo para cubrir la demanda durante varios siglos, afirman geólogos de Estados Unidos (tiempo.com)
Econ. Douglas C. Ramírez Vera
Profesor IIES-ULA
01-12-2024
