En el camino hacia la descarbonización industrial y el cumplimiento de los objetivos climáticos que estamos recorriendo, el hidrógeno ha emergido como un protagonista indiscutible.
Su protagonismo crece en los sectores industriales, en los que reducir las emisiones es una tarea más compleja que en otros. Pero ¿qué lo hace tan especial?
En este artículo analizamos cómo el hidrógeno, particularmente el hidrógeno verde, está transformando industrias difíciles de electrificar y reduciendo drásticamente las emisiones de carbono.
¿Qué es el hidrógeno verde?
El hidrógeno verde se produce mediante un proceso llamado electrólisis, que utiliza electricidad para dividir el agua (H₂O) en hidrógeno (H₂) y oxígeno (O₂). Si esta electricidad proviene de fuentes renovables como la solar o la eólica, el proceso no genera emisiones de CO₂, lo que convierte al hidrógeno verde en un vector energético limpio.
Cada kilogramo de hidrógeno producido por electrólisis requiere entre 50 y 55 kWh de electricidad y genera también aproximadamente 8-9 kg de oxígeno como subproducto, lo cual puede aprovecharse en otros procesos industriales. Este hidrógeno tiene un contenido energético de 33,3 kWh por kg, haciéndolo ideal para aplicaciones que requieren altas densidades energéticas.
¿Por qué es crucial para la descarbonización industrial?
Analizamos, ahora, las claves por las que es tan importante para la descarbonización industrial:
1. Sustitución de combustibles fósiles en procesos térmicos
Muchas industrias dependen de combustibles como el carbón y el gas natural para generar calor en procesos de alta temperatura, por ejemplo, la producción de acero, cemento o vidrio. En el caso del acero, tradicionalmente se utiliza carbón como agente reductor para extraer el oxígeno del mineral de hierro. Esto genera enormes cantidades de CO₂.
Con el hidrógeno, el proceso cambia: el oxígeno del mineral se combina con el hidrógeno, y el subproducto resultante es vapor de agua (H₂O) en lugar de CO₂.
Este enfoque, conocido como reducción directa con hidrógeno, puede reducir a casi cero las emisiones de carbono. Considera que producir una tonelada de acero tradicionalmente genera entre 1,8 y 2 toneladas de CO₂, mientras que con hidrógeno verde estas emisiones se eliminan.
2. Almacenamiento de energía renovable
El hidrógeno actúa como un medio para almacenar el exceso de energía generada por fuentes renovables intermitentes como la eólica o la solar. Este exceso puede transformarse en hidrógeno a través de electrólisis y luego usarse cuando la demanda energética sea alta o la producción renovable sea baja, creando un sistema energético más equilibrado.
3. Descarbonización de industrias difíciles de electrificar
Hay sectores industriales donde la electrificación directa no es viable técnica o económicamente. Algunos ejemplos incluyen:
- Industria química. El hidrógeno se usa para fabricar amoníaco (clave para fertilizantes) y metanol (base para plásticos y solventes). Actualmente, este hidrógeno proviene del gas natural, generando 9-12 kg de CO₂ por cada kg de H₂. Sustituirlo por hidrógeno verde podría evitar hasta 830 millones de toneladas de CO₂ al año, según la Agencia Internacional de la Energía (AIE).
- Transporte pesado, aviación y transporte marítimo. En estos sectores, el hidrógeno puede usarse directamente como combustible o como base para combustibles sintéticos sostenibles (e-fuels).
- Industria alimentaria. La producción de agua que requieren las empresas del sector alimentario requiere una gran cantidad de energía. El hidrógeno podría actuar como una vía para transformar esa energía y llevar a cabo procesos de calentamiento del agua de forma más sostenible.
4. Competencia energética y flexibilidad
El hidrógeno tiene una densidad energética por peso de 120 MJ/kg, casi tres veces más que la gasolina (44 MJ/kg). Esto lo hace ideal para aplicaciones donde el peso del combustible es crítico, como en la aviación.
Sin embargo, su densidad energética por volumen es baja en estado gaseoso, lo que obliga a comprimirlo (a 700 bar) o licuarlo (a -253 °C) para su transporte y almacenamiento. Estas operaciones requieren energía: comprimir 1 kg de H₂ consume un 10% de su energía total, y licuarlo, alrededor de 30%.
5. Reducción de costes y escalabilidad
Aunque actualmente el hidrógeno verde tiene un coste de producción elevado (entre 3 y 6 dólares por kg. Dependiendo de la región y la fuente de energía), se espera que se estabilice cada vez más, gracias a:
- La caída de los precios de las energías renovables.
- Innovaciones en tecnologías de electrólisis.
- Escalabilidad en la producción.
En países como España, donde hay una gran penetración de la energía solar y eólica, es más fácil que se abaraten dichos costes. Esta es, de hecho, una de las principales ventajas de nuestro país frente a otros de la Unión Europea.
El futuro del hidrógeno en la industria
El hidrógeno está llamado a desempeñar un papel crucial en la transición energética, especialmente en sectores donde las opciones tradicionales de descarbonización no son viables. Su capacidad para almacenar energía, generar calor extremo y actuar como materia prima limpia lo convierte en un aliado estratégico para alcanzar la neutralidad climática.
Si bien existen desafíos, como los costes iniciales y la infraestructura, el avance tecnológico y las políticas favorables podrían consolidar al hidrógeno como la piedra angular de una industria libre de emisiones.
