¿Qué es el Hidrógeno?
El hidrógeno es el elemento químico más simple de número atómico 1 (formado solamente por un protón y un electrón), representado por el símbolo H. Es el más ligero de la tabla periódica y es el elemento químico más abundante del universo. Por lo general, se presenta en su forma molecular, formando el gas diatómico H2 en condiciones normales.
El hidrógeno se presenta normalmente en forma de gas y lo encontramos en las estrellas y en los planetas gaseosos; además existe de forma natural como molécula en casi todos los seres vivos. Este gas es inflamable, incoloro, inodoro, no metálico e insoluble en agua. Se dice de él que es el combustible de las estrellas.
En su secuencia principal, las estrellas están compuestas principalmente por hidrógeno en estado de plasma; de hecho, la razón por la que las estrellas brillan es porque están transformando grandes cantidades de hidrógeno en helio.
Para tener una idea, el Sol consume 600 millones de toneladas de hidrógeno por segundo. Gracias a ello, nosotros recibimos esa energía en forma de luz y calor.
Un kilogramo de hidrógeno puede liberar más energía que un kilogramo de cualquier otro combustible. Casi el triple que la gasolina o el gas natural. Es un vector energético porque es capaz de almacenar energía.
A pesar que está presente en un 75% del universo, el hidrógeno elemental es relativamente raro en la Tierra, no existe por sí solo, está combinado con otros elementos como el oxígeno (H2O), o el carbono (CH4). Por consiguiente, hay que producirlo.
La mayor parte del hidrógeno elemental se obtiene “in situ”, es decir, en el lugar y en el momento en que se necesita. Los mayores mercados del mundo disfrutan de la utilización del hidrógeno para el mejoramiento de combustibles fósiles (en el proceso de hidrocraqueo) con importantes emisiones de CO2 asociadas; y en la producción de amoníaco (principalmente para el mercado de fertilizantes).
El hidrógeno puede obtenerse a partir del agua por un proceso de electrólisis, siendo el método más limpio medioambientalmente, pero resulta un método mucho más caro que la obtención a partir del gas natural, dado la gran cantidad de energía eléctrica requerida, no siempre disponible.
Procesos de obtención del Hidrógeno
Existen tres métodos industriales para obtener hidrógeno: la transformación molecular, la gasificación del carbón y la electrolisis del agua. Para producirlo se pueden emplear diferentes fuentes de energía:
Figura 1: Tipos de energías utilizadas en la producción de hidrógeno
Los colores del Hidrógeno
El hidrógeno se ha clasificado en tres colores basándose en cómo se ha generado y, por tanto, en cuántas emisiones ha provocado esta producción:
- HIDRÓGENO GRIS: también llamado negro o marrón, es el que se ha generado a partir de la reformación de gas natural. Actualmente es el más abundante y el más económico. Pero el coste se incrementará debido a los derechos de emisiones de CO2. Para producir una tonelada de H2 gris se emiten de 9 a 12 toneladas de CO2.
- HIDRÓGENO AZUL: es el que se ha generado como el gris, pero capturando y almacenando el CO2 resultante de la reformación. Es más caro que el gris, pero se van igualando. El hidrógeno azul es una apuesta importante hasta el 2030 por parte de los países con una larga trayectoria en la producción de gas natural.
- HIDRÓGENO VERDE: es el que se obtiene por la electrólisis del agua empleando energías renovables o reformación de biogás. Es el más caro, pero para 2030 se prevé un abaratamiento de un 60% debido a la bajada de precio de los electrolizadores y de la energía renovable.
HOY
2030
Hidrógeno Gris
Usa hidrocarburos para su generación (reformación de gas natural). Es más barata, esta alrededor de 1.5 euros/kilo-producido. Representa el 95% del H2 actual. Emite CO2 al ambiente.
Hidrógeno Azul
Se ha generado como el gris pero se captura y se almacena el CO2. Usa gas natural durante su generación. Es mas caro que el gris. Se espera un papel importante por parte de Europa en 2030.
Hidrógeno Verde
Usa energías renovables para su producción. Los precios actuales en su generación van de 4 a 6 euros/kilo-producido. Se espera una reducción de los costos para el 2030 de un 60%.
Figura 2: Clasificación del hidrógeno según su proceso de generación
Características del Hidrógeno
- LIMPIEZA: para liberar la energía el hidrógeno no emite CO2, sólo vapor de agua.
- ALTA DENSIDAD ENERGÉTICA: esta es una ventaja, pero también un obstáculo ya que ocupa mucho volumen. Hay diferentes formas de almacenamiento, gas comprimido, hidrógeno líquido, estructuras de carbono, etc.
- FACILIDAD DE ALMACENAMIENTO Y TRANSPORTE: uno de las principales ventajas del hidrógeno como vector energético es su uso como almacén de energía. Esta cualidad lo dota de un gran potencial, ya que permite producir hidrógeno cero emisiones cuando hay excedente de energías renovables y almacenarlo para su uso cuando las fuentes de energías renovables no estén disponibles.
- PROXIMIDAD DE LA PRODUCCIÓN AL PUNTO DE USO: El hidrógeno se puede producir localmente, ya sea en grandes instalaciones centrales o bien en pequeñas unidades cerca del punto donde se utilizará. Esto permite que, incluso en zonas alejadas se pueda producir esta fuente de energía.
- APLICACIONES: La principal aplicación cero emisiones del hidrógeno es la de combustible para el transporte y la generación de energía mediante pilas de combustible.
Referencia bibliográfica
- Los Colores del Hidrógeno: Verde, Azul y Gris, por Neus Monzó Lacueva (Feb 12, 201).- Plataforma ZEO.
- ¿Que es el Hidrógeno? Limpio, Seguro e Inagotable .- TOYOTA.ES
