Hidrógeno verde: la carrera por energía limpia

Costa Rica recientemente inició su carrera por convertirse en uno de los primeros países en dejar de depender de los combustibles fósiles o hidrocarburos, extraídos del petróleo, y para hacerlo apostó, entre otras alternativas, por investigar técnicas para el desarrollo del hidrogeno verde. 

Una de las primeras iniciativas es la desarrollada por la empresa Ad Astra Rocket Company, del físico e ingeniero mecánico Franklin Chang Díaz, quien desde hace años explora en Liberia medios para generar la energía suficiente para viajes continuos y de alcance masivo, fuera de la atmósfera terrestre. 

Aunque para ello el objetivo principal de Ad Astra es el desarrollo de un motor impulsado por magnetoplasma, conocido como VASIMR por sus siglas en inglés (variable specific impulse magnetoplasma rocket), ideado por el propio Chang en 1979. 

No obstante, a la par de estos esfuerzos también desarrolla investigaciones para la producción en masa de hidrogeno verde como fuente de energía, con el que en la actualidad se impulsan cuatro autobuses de la compañía, a partir de los 60 kilogramos de hidrogeno verde que se producen al día en Ad Astra.

“Estamos orgullosos de este hito, que si bien es de escala modesta pone de relieve todos los elementos de un ecosistema integrado de hidrógeno verde”, dijo Juan Del Valle, director de Operaciones de Ad Astra. 

En diciembre pasado la compañía cumplió 10 años de trabajo e investigaciones en el área y anunció que esto le ha permitido que sus autobuses eléctricos y vehículos tipo sedán, impulsados por baterías de combustible hidrógeno, recorran más de 66.000 kilómetros libres de emisiones contaminantes y evitó la liberación de más de 14 toneladas de dióxido de carbono (CO₂) al medio ambiente.

“En su etapa actual nuestro ecosistema de hidrógeno verde es único en su tipo en América Latina. Estamos orgullosos del equipo de pioneros de Ad Astra que ha superado muchos obstáculos para lograr este objetivo”, añadió.

QUÉ ES EL HIDROGENO VERDE 

La humanidad lleva más de un siglo utilizando el hidrógeno para distintas industrias, como el refinamiento de petróleo, tal como lo explica a DIARIO EXTRA Javier Bonilla, presidente de la Asociación Costarricense de Hidrógeno. 

Sin embargo, desde que el químico inglés Henry Cavendish lo descubrió, a finales del siglo 19, casi la totalidad de su uso ha sido para industrias poco amigables con el medio ambiente.

Se utiliza, por ejemplo, en la industria llantera y electrónica, para la producción de explosivos, en la elaboración de cosméticos, en la hidrogenación de aceites orgánicos comestibles y mantecas, para la síntesis de sorbitol, alcoholes, fibras sintéticas, para la producción de amoniaco y, como se dijo arriba, en el hidrotratamiento de crudos pesados, es decir, en la refinación de petróleo. 

Sin embargo, este hidrógeno no es el verde, que se promueve para la descarbonización. De hecho, hay al menos cinco colores o categorías para el hidrógeno, dependiendo de la manera que se extrae.

El primero es el hidrógeno negro, que se extrae o se produce a partir de combustibles fósiles, como el carbón mineral o el petróleo. 

El hidrógeno gris es el que sale a partir de gas natural, como el metano. Es el que se utiliza en mayor cantidad por ser el menos costoso de producir, pero también es uno de los procesos de obtención más contaminantes porque se emite gran contenido de CO₂. 

En el caso del hidrógeno turquesa, se genera mediante la pirólisis del metal fundido, alimentada por gas natural. En el proceso el gas natural pasa a través de un metal fundido, liberando hidrógeno y carbono sólido, con lo que se evitan emisiones contaminantes de CO₂.

El hidrógeno azul es el que genera emisiones de CO₂, que se capturan para ser posteriormente almacenadas o reutilizadas (por ejemplo, para fabricar ecocombustibles). Se trata de un hidrógeno de bajas emisiones.

Finalmente, el hidrógeno verde, el que nos interesa, se genera a partir del agua, haciendo uso de electricidad procedente de energías renovables. 

Es decir, se obtiene a partir del agua, abundante en la naturaleza, y para generarlo se usan energías limpias, por lo que prácticamente no hay contaminación en su producción. 

Esto se logra a través de electrólisis del agua, por medio de la cual se descompone el agua (H₂O) en sus componentes básicos, hidrógeno (H₂) y oxígeno (O₂), mediante el paso de corriente eléctrica. 

La gran ventaja del hidrógeno verde es que se puede producir fuera de las horas pico de consumo energético (durante la noche), por lo que no supone una carga excesiva para la red eléctrica. 

Además sus subproductos son oxígeno puro y agua pura. 

ESTRATEGIA NACIONAL 

El hidrógeno verde no contamina, sirve como fuente de energía y sus “residuos” son oxígeno y agua, sin embargo, existe todavía un gran problema para su aprovechamiento: el costo. 

“Un transportista no te va a pagar ¢100 más por un litro de hidrógeno nada más porque es verde”, sentencia Bonilla. 

Por ello, con el fin de abaratar los costos, el Estado se ha planteado una serie estrategias para impulsar investigaciones que hagan esta fuente energética más accesible.

El 8 de junio de 2018 el Ministerio de Ambiente y Energía (Minea) promulgó una directiva donde se constituyó un Comité Nacional de Hidrógeno para desarrollar un Plan de Acción para la investigación, producción y comercialización de hidrógeno y designa a la Secretaría de Planificación del Subsector Energía (Sepse) como encargada de la iniciativa. 

Asimismo, el sector público ha ido creando planes y acciones, como por ejemplo estándares nacionales como INTE/ISO 14687: 2020 e INTE/ISO 22734: 2020, que inician un entorno propicio para las aplicaciones de hidrógeno. 

“Ya tenemos 10 normas de hidrógeno homologadas que podría utilizarlas cualquier empresa en Costa Rica, nacional o extranjera, que venga a producir hidrógeno o a utilizar hidrógeno que se produzca en el país”, indicó Bonilla. Aunque quizás la principal iniciativa es la creación de la Estrategia Nacional de Hidrógeno Verde, presentada a fines de 2022 y ratificada en julio de 2023. Con ella se aspira a que el costo nivelado del hidrógeno a partir de energía eólica y fotovoltaica sea de entre $2 y $3 por kilogramo para 2030. 

Esta estrategia consta de cuatro ejes principales: establecer las bases necesarias para el desarrollo del hidrógeno verde en el país, hidrógeno verde y sus derivados en los sectores transporte e industria para mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero, el desarrollo de un hub tecnológico para la atracción de socios comerciales, y, finalmente, exportación de hidrógeno verde. 

TRANSPORTE Y FERTILIZANTES 

La idea de crear esta normativa es incentivar la producción de hidrógeno verde para colaborar con el Plan Nacional de Descarbonización 2018-2050 y el Plan Nacional de Transporte Eléctrico 2018-2030, de tal forma que este combustible esté disponible para el uso de la mayoría en unos 25 años. 

Desde 2017 circula en el país el primer bus de la región impulsado por hidrógeno, llamado N’yu’ti, que significa “Estrella” en chorotega, el cual puede desplazarse hasta por 340 kilómetros con una sola carga.

En estos momentos Ad Astra cuenta con otras tres unidades con capacidad para transportar a 35 pasajeros sentados y 35 de pie, y planea alquilarlos para 2025. Para lograrlo, la compañía de Chang aspira a pasar de producir 60 a 430 kilogramos de hidrogeno verde diarios. 

Asimismo, la incipiente industria nacional de hidrógeno verde pretende crear fertilizantes a partir de esta materia prima y una de las iniciativas para hacerlo está en manos de la Asociación Costarricense de Hidrógeno (ACH). 

Se trata del abono urea, el cual se produce a partir de la mezcla de hidrogeno con nitrógeno para producir amoniaco, el cual se combina con CO₂ y produce el fertilizante, según explicó Bonilla a grandes rasgos. 

El plan de la ACH es producir hidrógeno verde en San Carlos, a partir de una plana hidroeléctrica de la región y con ello producir el abono para el uso de productores locales, tal como lo permite la Ley que Autoriza la Generación Eléctrica Autónoma o Paralela, Nº.7200. 

A partir de ello se busca crear un clúster o grupo de empresas e instituciones interrelacionadas que unan la investigación, la producción del hidrógeno verde, la creación del fertilizante urea y su uso en los cultivos de la Zona Norte. 

De acuerdo con Bonilla, para lograrlo utilizarán en una primera etapa 1,25 megavatios de energía, con lo cual producirán 531 kilogramos de hidrógeno verde por día. 

La iniciativa de la ACH todavía está en fase de búsqueda de fondos y, además de este proyecto, existen tres en el país (además de Ad Astra), uno más dedicado a la creación de abono y los dos restantes al desarrollo de combustibles para transporte. 

OTROS PAÍSES 

A pesar de que la producción del hidrógeno es centenaria y de que sus usos son múltiples, en el caso del hidrógeno verde las cosas están empezando, hablando relativamente. 

De hecho, algunos países no solo producen hidrógeno para su industria local, sino que les “sobra” para exportar. No obstante, se trata sobre todo de hidrógeno negro y gris, y en el caso del verde, tan solo Australia lo exporta a Japón. 

Aun así, es una industria que crece cada día y de la cual Costa Rica no quiere quedarse por fuera, ya que no solo le serviría en su objetivo de descarbonización, sino que también sería una opción de comercio internacional. 

“Yo no diría que la industria mundial del hidrógeno verde está en pañales, ya que ha venido avanzando. En estos momentos está en una etapa muy interesante, en donde centros de investigación, empresas privadas, universidades, gobiernos, están haciendo grandes esfuerzos para lograr que la tecnología sea difundida a nivel mundial y que los precios de los electrolizadores, de celdas de combustibles, de materiales para hacer las celdas se reduzcan y que, por ende, la producción del hidrógeno sea menos costosa”, explicó el experto.

Por ahora países como España, Chile, Rusia y otros se encuentran en el desarrollo de estas tecnologías, que se espera para 2030 esté lo suficientemente desarrollada para competir en precios con otros combustibles. 

Hidrógeno negro: Se extrae a partir de petróleo o carbón.

Hidrógeno gris: Lo obtienen a partir del gas natural.

Hidrógeno turquesa: Se genera mediante la pirólisis del metal fundido, alimentada por gas natural.

Hidrógeno azul: Es parecido al gris, pero se capturan las emisiones de CO₂.

Hidrógeno verde: Se obtiene de electrólisis del agua y no tiene contaminantes.