Por qué el hidrógeno podría ser el combustible del futuro

Más leídas

En 1987, excavadores de pozos llegaron al pueblo de Bourakébougou en Malí, para perforar en busca de agua, pero se dieron por vencidos en un pozo seco a una profundidad de 108 metros. Un perforador se asomó mientras fumaba un cigarrillo y el aire que emergía le explotó en la cara. Sufrió quemaduras, aunque no falleció.

Los locales analizaron el fuego que se mantenía en el pozo. En la noche era dorado, durante el día era azul y despedía humo negro. Tardaron semanas en apagar el fuego y tapar el pozo. Y allí permaneció, hasta que Aliou Diallo, un rico empresario y político maliense y presidente de Petroma, una compañía de petróleo y gas, adquirió los derechos de prospección en la región que rodea a Bourakébougou.

En 2012, reclutó a Chapman Petroleum para determinar qué salía del pozo. Protegidos del calor de 50°C en un laboratorio móvil, Denis Brière, petrofísico y vicepresidente de Chapman Petroleum Engineering, y sus técnicos descubrieron que el gas era 98% hidrógeno. Eso fue extraordinario: el hidrógeno casi nunca aparece en las operaciones petroleras, y no se pensaba que existiera mucho dentro de la Tierra.

En poco tiempo el equipo de Brière instaló un motor para quemar hidrógeno. Su escape era agua. El motor estaba conectado a un generador de 300 kilovatios que le dio a Bourakébougou sus primeros beneficios eléctricos: máquinas para hacer hielo, luces para la mezquita y un televisor de pantalla plana para que el jefe de la aldea pudiera ver los partidos de fútbol.

Diallo cambió el nombre de su empresa a Hydroma y comenzó a perforar nuevos pozos para determinar el tamaño del suministro subterráneo. Este paso confirmó una presunción que un pequeño grupo de científicos abocados a las plantas petroleras tuvo por años respecto a las reservas de hidrógeno natural en todo el mundo. Estos investigadores dicen que las reacciones agua-roca en las profundidades de la Tierra generan continuamente hidrógeno, que se filtra a través de la corteza y, a veces, se acumula en trampas subterráneas.

Podría haber suficiente hidrógeno natural para satisfacer la creciente demanda mundial durante miles de años, según un modelo del Servicio Geológico de EEUU (USGS) que se presentó en octubre de 2022 en una reunión de la Sociedad Geológica de América. Sin embargo, desde 2018, cuando Diallo y sus colegas describieron el campo de Malí en el International Journal of Hydrogen Energy, el número de artículos sobre el hidrógeno natural se ha disparado. “Es absolutamente increíble y realmente exponencial”, le dijo a Science el geólogo Alain Prinzhofer, autor principal del artículo de Mali y director científico de GEO4U, una empresa de servicios de petróleo y gas con sede en Brasil que está haciendo cada vez más trabajo con hidrógeno.

Docenas de nuevas empresas, muchas en Australia, están arrebatando los derechos para explorar en busca de hidrógeno. El año pasado, la Asociación Estadounidense de Geólogos del Petróleo formó su primer comité de hidrógeno natural y el USGS inició su primer esfuerzo para identificar zonas prometedoras de producción de hidrógeno en los Estados Unidos. “Estamos en el comienzo, pero irá rápido”, fueron las declaraciones de Viacheslav Zgonnik, director ejecutivo de Natural Hydrogen Energy, consultado por Science. En 2019, la startup completó el primer pozo de hidrógeno en los Estados Unidos, en Nebraska.

Milagros inesperados

La proyección del hidrógeno como combustible limpio y libre de carbono es tentadora. Los gobiernos lo están impulsando como una forma de combatir el calentamiento global, esfuerzos que se impulsaron cuando Rusia invadió Ucrania el año pasado y desencadenó una búsqueda apresurada, especialmente en Europa, de alternativas al gas natural ruso.

Por el momento, todo el hidrógeno comercial tiene que fabricarse, ya sea de forma contaminante, utilizando combustibles fósiles, o de forma costosa, utilizando electricidad renovable. El hidrógeno natural, si forma reservas considerables, podría ofrecer a la industria del petróleo y el gas una nueva misión respetuosa con el medio ambiente. “Creo que tiene el potencial de reemplazar todos los combustibles fósiles”, declaró Zgonnik a Science.

El hidrógeno natural puede ser no solo limpio, sino también renovable. Los depósitos orgánicos enterrados y comprimidos tardan millones de años en convertirse en petróleo y gas. Por el contrario, el hidrógeno natural siempre se produce de nuevo, cuando el agua subterránea reacciona con minerales de hierro a temperaturas y presiones elevadas. En la década desde que los pozos comenzaron a extraer hidrógeno en Malí, los flujos no han disminuido. El hidrógeno aparece, en casi todas partes, como una fuente de energía renovable, no fósil.

Todavía es pronto para el hidrógeno natural. Los científicos no entienden completamente cómo se forma y migra y, lo que es más importante, si se acumula de una manera comercialmente explotable. “El interés está creciendo rápidamente, pero todavía faltan datos científicos”, sugirió a la publicación Frédéric-Victor Donzé, geofísico de la Universidad de Grenoble Alpes.

Si bien es libre de carbono, el hidrógeno tiene sus defectos como fuente de energía. Un kilogramo de hidrógeno contiene tanta energía como un 4 litros de nafta. Pero a presiones ambientales, ese mismo kilogramo de hidrógeno ocupa más espacio que el tambor de un camión hormigonera típico. Los tanques presurizados pueden contener más, pero agregan peso y costos a los vehículos. Licuar hidrógeno requiere enfriarlo a -253°C, generalmente un gasto que lo descalifica.

Estos problemas de almacenamiento, junto con la falta de tuberías y sistemas de distribución, son las principales razones por las que, en la carrera por electrificar los automóviles, las baterías han ganado a las celdas de combustible, que convierten el hidrógeno en electricidad. De manera similar, para la calefacción doméstica, la mayoría de los expertos creen que las bombas de calor eléctricas tienen más sentido que los hornos de hidrógeno. Sin embargo, “hasta la mitad de la demanda mundial de energía proyectada seguirá siendo difícil de descarbonizar mediante el cambio a la electricidad”, explicó a Science Dharik Mallapragada, investigador de sistemas de energía del Instituto Tecnológico de Massachusetts. “Ahí es donde entra el hidrógeno”.

Él ve espacio para que reemplace a los hidrocarburos en vehículos pesados que no se adaptan a las baterías: camiones, barcos y quizás incluso aviones, todos los cuales pueden manejar tanques más grandes y menos estaciones de servicio. Industrias como la siderúrgica que requieren combustión a alta temperatura son otro mercado probable. Y los principales mercados actuales para el hidrógeno (se necesita para fabricar fertilizantes de amoníaco, por ejemplo) seguirán creciendo desde los actuales 90 millones de toneladas al año.

Limpio y blanco

Para conservar su lado bueno hacia el clima el hidrógeno debe producirse de manera limpia. El de hoy es considerado por los especialistas como “gris”, porque se deben combustibles fósiles de otras maneras. Esos procesos emiten unos 900 millones de toneladas de dióxido de carbono cada año, casi tanto como la aviación mundial. En principio, ese carbono podría capturarse y secuestrarse bajo tierra, produciendo hidrógeno “azul”. Pero la mayoría de las esperanzas se basan en el hidrógeno “verde”, utilizando energía solar o eólica renovable para dividir las moléculas de agua en oxígeno e hidrógeno con electrolizadores. Los gobiernos han adoptado el concepto.

En septiembre de 2022, el Departamento de Energía de EEUU (DOE) dijo que gastaría 7 mil millones de dólares en al menos media docena de sitios de producción de hidrógeno verde o azul. Y en mayo de 2022, la Unión Europea solicitó 20 millones de toneladas al año de nuevo hidrógeno verde, la mitad importado, la mitad nacional, para 2030. Pero el hidrógeno verde cuesta alrededor de 5 dólares por kilogramo, más del doble que el hidrógeno gris, que tiende a seguir el precio del gas natural.

Para Eric Hand, autor del artículo que analiza en Science los potenciales del hidrógeno para reemplazar otros combustibles menos sustentables, “las perspectivas son emocionantes. Pero el entusiasmo es todo hipotético en este momento. Nadie en ninguna parte del mundo producirá hidrógeno comercialmente por ahora”, sentencia. Tal vez Mali, que lleva la delantera casi por casualidad. “La prioridad es usar Bourakébougou como una estación de servicio para celdas de combustible que podría ayudar a electrificar Malí, un país donde la mitad de la población aún carece de acceso a la energía”, concluyó Diallo.

Últimas noticias

Descubren una nueva criatura marina en el fondo del océano

Descubre la nueva especie de criatura marina encontrada en el Mar de China Meridional. Conoce al cangrejo portador de Mazu.