La disminución progresiva de los combustibles fósiles, junto a la necesidad de preservar el medio ambiente y asegurar un desarrollo sostenible, hacen imprescindible la búsqueda de nuevas fuentes de energía, así como de alternativas que resulten más eficientes y generen menos contaminantes. En este sentido, las pilas de combustible representan una de las alternativas más eficaces y ecológicas que existen ya que poseen una alta eficiencia energética y, al consumir hidrógeno, solo producen agua como subproducto. Para conseguir un beneficio medioambiental completo, la producción de hidrógeno debería estar ligada al uso de fuentes de energía renovables.
El doctor Antonio Chica Lara del Instituto de Tecnología Química del CSIC participa hoy en el ciclo 'A ciencia cierta' con la conferencia 'Hidrógeno ¿futuro energético?' para explicar las diferentes metodologías de producción de hidrógeno y el papel de las energías renovables en dicha producción.
¿Qué ventajas y desventajas presenta el hidrógeno como combustible?
Comparándolo con los combustibles tradicionales, su principal ventaja es que su combustión produce solo agua, lo que significa que no emite gases de efecto invernadero, como ocurre con los combustibles tradicionales. Por esta razón el hidrógeno se puede considerar un combustible limpio, no contaminante. El hidrógeno es utilizado en las pilas de combustible cuyo rendimiento, al no ser máquinas térmicas, no se limita por el ciclo de Carnot y se puede alcanzar teóricamente el 100%. No obstante, las limitaciones en el aprovechamiento de la energía generada y en los materiales empleados en su construcción impiden alcanzar este valor, aunque siempre estará por encima del rendimiento de los actuales motores de explosión interna.
Otra característica importante es que el hidrógeno es el elemento más abundante del universo y se puede obtener a partir de fuentes de energía renovables, lo que le convierte en un combustible renovable y abundante. No obstante, no se trata de un combustible primario por lo que se ha de obtener a partir de otros compuestos de los que forma parte como agua, hidrocarburos, etc, mediante el uso de fuentes de energía que pueden ser renovables como la biomasa, energía solar y energía eólica. Esta es la razón por la que el hidrógeno no se considera una fuente de energía, sino un vector energético. En cuanto a la desventaja más importante es que se trata de un gas, el más liviano de los elementos, por lo que su relación energía/volumen es la mínima. Este hecho hace que su almacenamiento resulte costoso.
¿Cuáles son sus características más destacadas?
Una de sus propiedades importantes es la energía específica de su combustión. Su valor es de 120 megajulios por kg en comparación con 50 MJ/kg del gas natural o con 44,6 MJ/kg del petróleo. Es el elemento más abundante en el Universo y es el combustible del Sol. No obstante, a pesar de su abundancia no está disponible como tal en la naturaleza. El posible yacimiento más próximo está en Júpiter, inaccesible por el momento. En la Tierra, desgraciadamente, el hidrógeno está combinado en su mayor parte formando agua.
¿Y las metodologías de producción de hidrógeno?
En la actualidad la mayor parte del hidrógeno producido proviene del reformado de gas natural. Este proceso tiene dos inconvenientes: el primero es se trata de un recurso fósil limitado, el segundo es que el proceso genera dióxido de carbono, igual que cuando se quema el gas natural, lo que contribuye al calentamiento global. El hidrógeno también puede obtenerse a partir de fuentes de energía renovables a través de procesos como la electrolisis del agua o el reformado de compuestos procedentes de la biomasa, por ejemplo el biogás o el bioetanol. La generación de energía a este nivel estaría más distribuida y evitaría la dependencia de fuentes de energía fósiles localizadas en su mayor parte en regiones del mundo inestables.
¿Cuáles son sus principales aplicaciones?
Actualmente los principales destinos del hidrógeno son la fabricación de amoníaco y el refino de petróleo. El amoníaco es la base de la industria de fertilizantes que han de servir para atender la creciente población del mundo y el aumento de su nivel de bienestar. En las refinerías el hidrógeno se emplea para reducir el contenido en azufre de los combustibles y para incrementar la proporción de productos ligeros de crudos pesados. También se utiliza en la industria química para la producción de metanol, benceno, ciclohexano, oxialcoholes, anilina y muchos más, en la hidrogenación de grasas para la industria alimentaria y en la industria metalúrgica para la reducción de óxidos. Finalmente, si se instaura el uso del hidrógeno como combustible se prevé que el mayor incremento de la producción será con destino a la automoción y el transporte y parcialmente a la generación de electricidad, todo ello por la utilización de la pila de combustible.
¿Por qué considera que puede modificar, en breve, nuestro sistema energético?
El hidrógeno como alternativa energética presenta un gran futuro, sobre todo si se tiene en cuenta que los combustibles que actualmente mueven el mundo no son renovables. Provienen del petróleo, gas natural y carbón, cuyas reservas son finitas y sobre las que se estima que a lo largo del siglo XXI se materialice su agotamiento. No obstante, independientemente de esta situación, las previsiones sobre el ritmo de consumo mundial de energía utilizando combustibles fósiles indican un claro aumento de la polución atmosférica (lluvia ácida, deterioro de la capa de ozono, contenido de dióxido de carbono, responsable del efecto invernadero y consecuente calentamiento global), lo que obliga a la búsqueda de alternativas energéticas que den solución a esta situación. Por tanto, la implantación del hidrógeno como una de estas soluciones estaría siendo impulsada para evitar de esta manera las nefastas consecuencias de la contaminación ambiental asociada al constante aumento mundial de consumo de energía utilizando los actuales combustibles. Además, las ventajas del hidrógeno desde el punto de vista energético y el hecho de poder brindar condiciones sostenibles en cuanto a renovación, abundancia y no ser contaminante, lo convierten en el combustible ideal a ser tenido en cuenta.
