A menudo hablamos del hidrógeno verde, cuya producción procede de las energías renovables. Pero existe toda una ‘paleta de colores’ que pretende proporcionar información sobre cómo se produce el hidrógeno, las fuentes de energía utilizadas y su la neutralidad climática. La repasamos.
Del verde al gris: los diferentes ‘colores’ del hidrógeno
El hidrógeno es el elemento químico más abundante de la naturaleza y es un recurso crucial para la transición energética. En condiciones normales se encuentra en estado gaseoso, es insípido, incoloro e inodoro y no se encuentra de forma libre en el medio ambiente, sino que está asociado a otros elementos como el agua (H₂O) formando compuestos orgánicos.
Como no es un combustible que pueda tomarse directamente de la naturaleza, para poder ser utilizado en aplicaciones energéticas primero es necesario liberarlo o separarlo del resto de elementos, así que se tiene que ‘producir’ o fabricar.
El hidrógeno se puede producir a partir de distintas materias primas, distintas fuentes de energía y por distintos procedimientos. Según la materia prima y la fuente energética utilizada para producirlo se podrá hablar de procesos 100 % renovables, 100 % fósiles o híbridos en un determinado porcentaje. Lo vemos en el siguiente esquema:
El color asignado al hidrógeno no es más que una manera sencilla de clasificarlo en función de su origen y de la cantidad de dióxido de carbono liberado durante su generación.
Es decir, es una manera sencilla de saber ‘lo limpia’ que es su producción, aunque la escala de colores todavía no está totalmente homogeneizada. La más común es la siguiente:
Hidrógeno gris, el más común
En la actualidad, cada año se producen en todo el mundo entre 70 y 75 millones de toneladas de hidrógeno, principalmente gris (derivado del metano o el carbón). Para obtener este tipo de hidrógeno se parte de metano CH₄ o gas natural, mediante la técnica de “reformado con vapor”.
Es un proceso barato, pero que consume mucha energía porque exige presiones muy altas y temperaturas de 800 a 900 ºC y, además, libera muchos gases de efecto invernadero (para producir una tonelada de H₂ gris se emiten de 9 a 12 toneladas de CO₂).
Hidrógeno verde, el más limpio y caro
El hidrógeno verde es el que se produce sin apenas emisiones nocivas de gases de efecto invernadero mediante el uso de electricidad procedente de fuentes de energía renovable como la energía solar o eólica. Es posible mediante electrolizadores que usan una reacción electroquímica para dividir las moléculas del agua en hidrógeno y oxígeno.
Es el proceso más caro, pero se espera que su precio vaya disminuyendo a la medida que bajan los costes de las energías renovables y los electrolizadores. Además, se invierte cada vez más en su desarrollo e infraestructuras necesarias para producirlo de forma abundante.
Otra variedad del hidrógeno verde es el producido a partir de biogás aprovechando los residuos de ganadería, agricultura y/o urbanos.
Hidrógeno azul, a partir del gas natural
El hidrógeno azul se produce principalmente a partir de gas natural mediante un proceso similar al del hidrógeno gris, aunque a diferencia de éste, parte o el total de las emisiones de CO₂ emitidas se consiguen almacenar y reutilizar mediante un sistema de captura de carbono.
Después, ese carbono obtenido puede ser utilizado para otros fines como la producción de combustibles sintéticos. Se considera un método viable para reducir emisiones en el corto y medio plazo.
Hidrógeno negro y marrón, el más contaminante
El hidrógeno marrón es el más opuesto al verde, pues se obtiene del proceso de calentar carbón negro, hulla o lignito a más de 700 ºC. De esta forma, se obtiene un gas del que se extrae el hidrógeno.
Es la forma más antigua de producción y, debido a sus emisiones de CO₂, es la más dañina para el medio ambiente.
Hidrógeno rosa, turquesa, amarillo o blanco, los más experimentales
El hidrógeno rosa se genera a través de la electrólisis alimentada por energía nuclear. También puede denominarse hidrógeno púrpura o hidrógeno rojo.
En cuanto al hidrógeno turquesa es una forma más o menos reciente y experimental de obtener hidrógeno, pues aún no se ha probado a escala. En esencia, el hidrógeno turquesa se fabrica mediante un proceso llamado ‘pirólisis de metano’, que requiere temperaturas de alrededor de los mil grados centígrados.
En lugar de generar un subproducto de CO₂ como en el hidrógeno gris, produce un desecho de carbón sólido que no contribuye al efecto invernadero. En el futuro, el hidrógeno turquesa puede valorarse como un hidrógeno de bajas emisiones, dependiendo de que el proceso térmico se alimente con energía renovable y el carbono se almacene o utilice de forma permanente.
En cambio, cuando la electricidad usada para practicar la hidrólisis proviene de un mix de fuentes diversas –renovables o no–, hablamos del hidrógeno amarillo.
Por último, hidrógeno blanco es un hidrógeno geológico natural que se encuentra en depósitos subterráneos y se crea a través del fracking (inyectar un fluido compuesto principalmente por agua, a alta presión en formaciones rocosas con la finalidad de abrir fisuras para que pueda escapar el gas).
De momento, no hay estrategias para explotar este método de producción de hidrógeno en la actualidad
Las diferentes formas de producir hidrógeno
Como vemos, el hidrógeno se puede producir a partir de distintas materias primas, distintas fuentes de energía y por distintos procedimientos.
Así, dependiendo de la materia prima y la fuente energética utilizada para producirlo se podrá hablar de procesos 100 % renovables, 100 % fósiles o híbridos en un determinado porcentaje.
Según los últimos informes de la Agencia Internacional de Energía Renovable (IRENA) para lograr cumplir con los objetivos de reducción de emisiones de los acuerdos de París, en los próximos años será necesaria una expansión masiva de la producción de hidrógeno.
Además, esta deberá ser sostenible, pues para 2050 la producción de hidrógeno deberá crecer hasta los 614 millones de toneladas. Según IRENA dos tercios de ese hidrógeno (409,3 millones de toneladas), se producirían a partir de energías renovables y el tercio restante sería azul, derivado del gas natural con captura y almacenamiento de carbono.
Pese a que en la última década ha comenzado a tener más protagonismo, la relación del hidrógeno con la industria viene de lejos: este gas se ha empleado como combustible desde principios del siglo XIX para coches, dirigibles e incluso naves espaciales.
Y es que es una fuente de energía limpia que solo emite vapor de agua y no deja residuos en el aire, a diferencia del carbón y el petróleo.
Desde 1975, su demanda global como combustible ha aumentado exponencialmente hasta llegar a los 110 millones de toneladas anuales registrados en 2019, según la Agencia Internacional de la Energía (IEA).
La descarbonización a nivel mundial favorecerá el desarrollo de nuevas formas de producción de hidrógeno verde, sin duda uno de los combustibles del futuro y una de las grandes alternativas a la electrificación (no solo en cuanto a movilidad, sino también para determinados procesos industriales o para el transporte pesado).