Hidrógeno verde, desalación y reutilización de agua

3 noviembre 2023

En la búsqueda de un mundo libre de emisiones, la descarbonización del sistema energético y el fortalecimiento de la seguridad y autonomía energética de los países, el hidrógeno verde está emergiendo como pieza clave y fundamental.

A pesar de que el hidrógeno es el elemento más abundante del universo, no es posible encontrarlo de forma libre en su estado gaseoso en la Tierra. Sin embargo, sí es posible hallarlo combinado con otros elementos, como por ejemplo con el oxígeno, formando agua; con carbono, formando hidrocarburos; o con otros elementos formando infinidad de compuestos distintos.

El hidrógeno no puede considerarse una fuente de energía primaria dado que para su obtención requiere de aportación de energía. Por lo tanto se trata de un vector energético que cuenta con la particularidad de ser capaz de almacenar energía para posteriormente ser liberada de forma gradual cuando sea requerida.

Si tenemos en cuenta también que las posibilidades que brinda el hidrógeno son múltiples y diversas, ya que a partir de este elemento se puede obtener calor mediante el proceso de combustión (se trata de un combustible con elevado poder calorífico), electricidad (a través de un proceso electroquímico) u otros productos empleándolo como materia prima de distintas reacciones químicas (por ejemplo, combustibles sintéticos, fertilizantes…), no es de extrañar que el hidrógeno esté despertando más y más interés.

El hidrógeno y la descarbonización

Se espera que el hidrógeno desempeñe un papel importante en la descarbonización de la industria y el transporte pesado en Europa y en todo el mundo. En el año 2020, la Comisión Europea adoptó la Estrategia Europea del Hidrógeno que establece una visión para la creación de un ecosistema europeo del hidrógeno, desde la investigación y la innovación, hasta la producción y las infraestructuras, y el desarrollo de normas y mercados internacionales.

Esta Estrategia Europea erige al hidrógeno como elemento esencial para respaldar el compromiso de la UE de alcanzar la neutralidad de carbono en 2050 y para respaldar el esfuerzo global para implementar el Acuerdo de París, y la Comisión ha introducido desde entonces varios incentivos para su adopción, incluidos objetivos obligatorios para los sectores de la industria y el transporte.

Tipos de hidrógeno

El hidrógeno puede producirse de diferentes maneras, y teniendo en cuenta la materia prima necesaria para su producción, el hidrógeno es actualmente clasificado en tres tipos principales:

– Hidrógeno gris: hidrógeno producido a partir de gas natural u otros hidrocarburos ligeros como metano o gases licuados de petróleo mediante procesos de reformado.

– Hidrógeno azul: hidrógeno obtenido de forma similar al hidrógeno gris, pero al que se le aplican técnicas de captura, uso y almacenamiento de carbono lo que permite reducir hasta en un 95% las emisiones de CO2 generadas durante el proceso.

– Hidrógeno verde: es el generado a partir de electricidad renovable, utilizando como materia prima el agua. También es conocido como hidrógeno renovable.

El hidrógeno verde y el agua

Para obtener grandes cantidades de hidrógeno verde de forma eficiente, la electrólisis es actualmente el proceso más adecuado y técnicamente más desarrollado.

La tecnología de electrólisis consiste en la disociación de la molécula de agua en oxígeno e hidrógeno en estado gaseoso por medio de una corriente eléctrica continua, suministrada por una fuente de alimentación conectada a dos electrodos, en cuya superficie se produce la ruptura de la molécula del agua.

Para la aplicación de esta tecnología, se utilizan los electrolizadores, que son los dispositivos que utilizan electricidad para separar las moléculas de hidrógeno y oxígeno del agua.

Actualmente existen varios tipos de electrolizadores que dan lugar a diferentes tecnologías electrolíticas, y principalmente, se dividen en cuatro tipos más o menos desarrollados a nivel industrial:

  • Electrólisis alcalina convencional.
  • Electrólisis de membrana polimérica protónica.
  • Electrólisis de membrana polimérica de intercambio aniónico.
  • Electrólisis de estado sólido.

El hidrógeno verde, la desalación y reutilización de agua

Y teniendo en cuenta que el agua es la materia prima necesaria para la producción de hidrógeno verde, y que la producción de agua desalada y la reutilización de agua necesitan energía, estas tecnologías pueden estar intrínsecamente relacionadas entre sí a diferentes niveles.

Tanto en el uso de la desalación y reutilización de agua para el suministro de agua de calidad en la producción de hidrógeno, como en las sinergias del proceso de electrólisis con la reutilización del agua de las aguas residuales, ya que el hidrógeno puede facilitar la eliminación de contaminantes, mejorar la actividad microbiana y reducir el consumo de energía, lo que resulta en sistemas de tratamiento de aguas residuales más sostenibles y rentables.

Otra posibilidad sería directamente en el uso del hidrógeno verde como fuente energética principal o secundaria para las plantas desaladoras y también otra posibilidad sería la utilización de agua de mar desalada para producir hidrógeno verde, de la que ya existen varios proyectos a escala piloto.

 

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