Energía, definida como la capacidad de producir transformaciones, ya sea elevando Un objeto o calentando una pieza, puede ser transportado de un lugar a otro utilizando combustibles (portadores de energía química) o electricidad (portadores de energía eléctrica).

Considerando las aplicaciones de interés en nuestra vida diaria, la electricidad y el hidrógeno no son recursos ni fuentes de energía primarias extraídas de la naturaleza, sino que pueden producirse mediante diversas tecnologías, transportarse, almacenarse y convertirse en otras formas de energía, como el movimiento de un vehículo. o iluminación. En este sentido, la electricidad y el hidrógeno son similares.

Una de las similitudes tiene que ver con su surgimiento y expectativas de uso. En la fascinante historia de la energía eléctrica, basada en las brillantes contribuciones de estudiosos como Benjamin Franklin, Alessandro Volta, Humphry Davy, Hans Christian Oersted y Michael Faraday, la electricidad progresivamente dejó de ser una curiosidad temida para convertirse en algo útil, actualmente imprescindible. En este sentido, es interesante recordar que, al demostrar en 1831 el funcionamiento de un generador eléctrico y preguntarle sobre la utilidad de su invento, Faraday respondió: “¿Pero de qué sirve un bebé recién nacido?” Aunque el hidrógeno fue descubierto por Henry Cavendish en 1766, haciendo reaccionar ácidos con metales y nombrado en 1783 por Antoine Lavoisier, al observar que la combustión de este gas producía agua, su aplicación efectiva a escala comercial recién se produjo en el siglo 20, inicialmente en la producción de amoníaco, utilizando el proceso desarrollado por Fritz Haber y Carl Bosch en 1908 y posteriormente en el refinado de petróleo, mejorando las especificaciones del producto y valorando las corrientes pesadas de menor valor.

Sin embargo, estas aplicaciones del hidrógeno, que suponen gran parte de los más de 90 millones de toneladas de hidrógeno consumidas anualmente en nuestro planeta, utilizan hidrógeno producido a partir de gas natural, petróleo e incluso carbón mineral, con importantes emisiones de carbono a la atmósfera.

O novo hidrogênio, que tem mobilizado recursos vultuosos e redesenhado estratégias e planos energéticos, especialmente em países desenvolvidos e dependentes energeticamente, é o hidrogênio produzido a partir de energia renovável, com baixa pegada de carbono e alinhado com a presente transição energética, capaz de substituir combustibles fósiles.

Este es el hidrógeno que debemos ver como un niño, poseedor de tantas esperanzas, capaz de promover un futuro más sostenible. Las proyecciones del mercado para el hidrógeno renovable son desafiantes, ya que indican que para 2050 el consumo anual de esta fuente de energía podría ser del orden de 500 millones de toneladas, lo que requeriría inversiones de más de 30 billones de dólares, según el Banco Mundial. Se ha considerado fundamentalmente la oferta desde la electricidad, y la demanda orientada a la movilidad, de personas y carga, y de los procesos industriales, especialmente del amoniaco (en este caso amoniaco verde, de baja huella de carbono) y de productos intensivos en energía, como el acero y el cemento.

Tales perspectivas implican superar desafíos tecnológicos relevantes, debido a las características físicas del hidrógeno, que imponen presiones muy altas y/o temperaturas de operación bajas, materiales especiales, etc., que a su vez implican altos costos de capital y operación. Vale la pena recordar que la civilización moderna superó desafíos similares al implementar los sistemas eléctricos actuales y podría, con el tiempo, también hacer que la economía del hidrógeno sea eficiente y competitiva, dejando su infancia actual y alcanzando la madurez.

En el actual contexto incipiente de la industria global del hidrógeno, reconociendo los relevantes logros de la biotecnología energética moderna en Brasil, es oportuno explorar nuevas posibilidades, sin descuidar este gas como vector energético, pero abriendo otros caminos para su oferta y demanda, eventualmente más coherente y racional que el que han promovido los actuales protagonistas para el hidrógeno joven. De hecho, si el objetivo es perseverar en la transición energética, de manera económica y efectiva, la bioenergía moderna puede y debe considerarse cuidadosamente, como resumimos a continuación.

En lo que respecta a la producción, es importante señalar que la electrólisis es solo una de las formas de producir hidrógeno, utilizando electricidad para separar los componentes del agua, a una velocidad de aproximadamente 60 kilovatios hora por kilogramo de hidrógeno. Hay otras vías, especialmente utilizando vectores bioenergéticos, como por ejemplo para el reformado de biometano, principal componente del biogás, con una productividad de unos 8 metros cúbicos de biogás por kilogramo de hidrógeno, el reformado de etanol, con una productividad de unos 9 litros de etanol por kilogramo de hidrógeno.

Ambos procesos endotérmicos son similares y tecnológicamente maduros, en los que con la ayuda de catalizadores adecuados y agua, la energía procedente de estos biocombustibles permite mantener reactores (reformadores) con temperaturas entre 600 y 900 grados centígrados, y producir corrientes con hidrógeno, que pueden ser purificado hasta niveles elevados. No es difícil estimar la competitividad del biogás y el etanol frente a la electricidad, especialmente si se utilizan valores reales de factores de capacidad y costos de inversión y operación, que reducen en gran medida el atractivo de los sistemas de electrólisis.

Una tercera alternativa son los procesos de gasificación de biomasa sólida de bajo coste, como residuos agrícolas y forestales, produciendo gases con menor contenido en hidrógeno, pero que también pueden ser depurados. Estos últimos procesos están en desarrollo, con resultados prometedores, sin embargo, sin haber demostrado aún su viabilidad económica.

El consumo de hidrógeno, desde una perspectiva económica y sostenible, aún necesita desarrollar curvas de aprendizaje y consolidarse por méritos propios; Como sabemos, este es un mercado en las primeras etapas de desarrollo. Sin embargo, parece que las aplicaciones industriales son las más prometedoras, considerando la demanda potencial de productos con baja huella de carbono, como fertilizantes (amoniaco verde) y metales ferrosos. En ambos casos, una vez más, la bioenergía sostenible ha demostrado estar bien posicionada para ofrecer rutas eficientes y competitivas.

En aplicaciones de movilidad, incluso considerando la posibilidad de producir hidrógeno con etanol, si deben prevalecer los supuestos económicos y ambientales, se debe evaluar el uso directo de etanol como la alternativa más eficiente y competitiva.

Finalmente, es imperativo dejar claro que la fotosíntesis, la reacción fundamental de la vida, es la precursora de la economía moderna del hidrógeno. En las hojas, la luz solar descompone el agua, liberando oxígeno y combinando el hidrógeno con el dióxido de carbono absorbido de la atmósfera y formando azúcares, base de toda la diversidad de la biomasa y sus consecuencias, como los combustibles. El hidrógeno del etanol, el biogás y toda la biomasa provino del agua, producida con energía solar. Por tanto, el hidrógeno presente en la bioenergía no es un niño, es tan antiguo como la vida en nuestro hermoso planeta.

Nota: Como complemento a este artículo, ver Horta Nogueira, L.H., Hidrógeno renovable a partir de biomasa: perspectivas en Brasil, Revista Opinões, Año 19, número 74.