2023-01-30Producción de Hidrógeno verde como fuente de energía limpia y renovable
Revista Virtual Pro |El aumento continuo de la población mundial, en conjunto con las problemáticas ambientales y climáticas, genera que año tras año se necesite un aumento en la producción de energía limpia y renovable. Durante los últimos años, se ha estado utilizando hidrógeno en procesos industriales de metalurgia, química y como hidrógeno verde. Su alto potencial como vector para generar energía eléctrica, mecánica y térmica de manera limpia y renovable lo ha configurado como uno de los elementos potencialmente aptos para resolver las problemáticas ambientales y climáticas.No se puede pasar un solo día sin tener un impacto en el mundo que nos rodea. Lo que hacemos marca la diferencia, y tenemos que decidir qué tipo de diferencia queremos hacer.
Jane Goodall (1934-) primatóloga británica.
Actualmente, el hidrógeno es producido a partir de combustibles fósiles y por medio de energías renovables, dentro de sus usos se destacan las actividades relacionadas con la gestión de procesos de producción en instalaciones de energías renovables y la generación de metanol y amoniaco verde.
El hidrógeno se obtiene a través de diversos procesos industriales de separación mediante reacciones químicas. En la actualidad el proceso más empleado por su economía y practicidad es el reformado de gas natural que se realiza en los yacimientos petrolíferos, sirviéndose de vapor de agua a temperaturas elevadas con el fin de disgregar el carbono del hidrógeno que integra el gas natural. El hidrógeno obtenido en este proceso es denominado hidrógeno gris y es catalogado como uno de los más contaminantes debido a que emite una gran cantidad de CO₂.
Otro método utilizado es la gasificación con vapor de agua y oxígeno puro. Por medio de un reactor se realiza una quema de biomasa o carbón a altas temperaturas generando una combustión donde se emiten gases de hidrógeno y monóxido de carbono separados. Con este proceso se logra la captura del hidrógeno azul. La tecnología utilizada en este método permite obtener un producto con un alto nivel de sostenibilidad y un bajo nivel de contaminación.
La electrólisis del agua, sin duda, es el proceso de separación de hidrógeno más conveniente para el medio ambiente, su resultado es la retención de hidrógeno verde o renovable que contribuye a la búsqueda de la contención del cambio climático. La operación se realiza integrando electricidad de fuentes de energía limpia al agua con el fin de separar las moléculas de hidrógeno de las partículas de oxígeno.
La Cadena de Valor del Hidrógeno Verde se empezó a promover desde el año 2020 y se centra en el desarrollo de tecnologías de producción de hidrógeno verde para su producción y distribución de manera sostenible. La cadena inicia con la elección de una fuente de energía limpia o renovable no contaminante como la solar, eólica, hidráulica, mareomotriz, undimotriz o biomasa, la cual se emplea para separar el hidrógeno por medio de conversiones electroquímicas como la electrólisis, la fotólisis y procesos de conversión bioquímica como la biofotólisis. También se utiliza la fermentación para las materias primas orgánicas y la conversión termoquímica para la biomasa.
El hidrógeno gaseoso es almacenado en contenedores y el hidrógeno líquido (criogénico) en tuberías; si se encuentra mezclado con gas natural es almacenado en gasoductos. Finalmente, el proceso de transporte se ejecuta en vehículos de carga o barcos con motores que funcionan a partir del mismo elemento.
Nunca sabremos el valor del agua hasta que el pozo esté seco.
Thomas Fuller (1608-1661), historiador y capellán del rey de Inglaterra.
A pesar del potencial del hidrógeno verde como fuente de energía limpia y renovable a partir de su extracción del agua, los diversos procesos para la retención del elemento siguen siendo demasiado costosos lo cual ha obstaculizado la implementación de un sistema energético basado en el hidrógeno verde.
Sin embargo, las investigaciones en la búsqueda de nuevos procesos para la extracción de hidrógeno del agua están logrando desarrollos tecnológicos cada vez más eficaces y rentables.
Tal es el caso de la tecnología creada por investigadores de la Universidad de Michigan, quienes lograron hallar un fotocatalizador conformado por nanoestructuras de nitruro de indio y galio cultivadas sobre una superficie de silicio que imita la facultad que poseen las plantas de disociar el hidrógeno y el oxígeno del agua. Según el equipo investigador, el desarrollo es semejante a una oblea semiconductora que retiene la luz del sol y la transforma en electrones con el fin de dividir por fotocatálisis, el agua en oxígeno e hidrógeno. El estudió publicado en Nature presenta un alto nivel de rendimiento en el marco de un proceso 100 % sostenible.
Finalmente, se resalta el estudio efectuado por un equipo de ingenieros químicos de la Escuela Politécnica Federal de Lausana de Suiza, publicado recientemente en la revista Advanced Material, donde lograron crear un dispositivo con una hoja artificial que se superpone a un innovador electrodo transparente y agujereado el cual, bajo la exposición de la luz del sol es capaz de retener agua en estado gaseoso del aire, generando una reacción química denominada división fotoelectroquímica del agua (PEC) donde se obtiene combustible de hidrógeno.
Mauro Sastoque Campos
Periodista, escritor y diseñador para la comunicación gráfica
Revista Virtual Pro
mauro@virtialpro.co
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Publicación virtual académico-científica, indexada a nivel Latinoamérica. Presenta la información de una forma innovadora a través de documentos hipertexto, multimedia e interactivos que complementan el proceso de enseñanza-aprendizaje en diferentes programas académicos relacionados con procesos industriales. Cuenta con un comité editorial y científico internacional ad honorem presente en diferentes países de Latinoamérica.
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