El hidrógeno es un elemento químico y energético prometedor para descarbonizar el planeta. A diferencia de los carburantes convencionales su uso como combustible no genera dióxido de carbono. Lamentablemente hoy en día la mayor parte del hidrógeno que se produce en nuestra sociedad proviene del metano, un combustible fósil. Lo hace en un proceso (reformado de metano) que conduce a importantes emisiones de dióxido de carbono.
Por ello la producción de hidrógeno verde renovable es un enorme desafío para la comunidad científica del orbe, porque se requieren alternativas a este proceso que sean escalables. Entre ellas tenemos la electrólisis y catálisis del agua que podrían ser innovadoras propuestas para asegurar el futuro energético de nuestro mundo siempre y cuando funcionen con energías renovables y electricidad limpia.
En este sentido el doctor Jin An Wang, científico del Instituto Politécnico Nacional (IPN), y su equipo han centrado sus esfuerzos en la producción de hidrógeno verde a través de la electrólisis y la fotocatálisis de agua, así como en la utilización del gas natural.
Y a disminuir la cantidad de azufre en combustibles fósiles como la gasolina y el diésel, con el objetivo de reducir la contaminación generada por el dióxido de carbono (CO2).
En la comunidad de la Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas (ESIQIE) el profesor Wang es desde hace 26 años investigador y académico y ha obtenido once patentes por la generación de combustibles limpios a partir de la técnica de catálisis, que es el proceso por el cual cambia la velocidad de una reacción química a causa de una sustancia llamada catalizador.
Por cierto, entre las patentes obtenidas sobresalen las pertenecientes al área de mejoramiento de la calidad de la gasolina y el diésel en Petróleos Mexicanos (Pemex). Cabe recordar que 90% de combustibles empleados en el mundo son líquidos, como los hidrocarburos (gasolina y diésel), mismos que contienen azufre.
Con sus investigaciones científicas Wang logró la obtención de nuevos catalizadores para la desulfuración oxidativa mediante los que se disminuyó en menos de 15 partes por millón (ppm) de azufre en las gasolinas y el diésel que se producen en el país.
Igualmente, obtuvo dos patentes para la producción de hidrógeno a partir del gas natural, utilizando diferentes catalizadores y procesos.
Sabemos que el hidrógeno se genera por diversas fuentes y dependiendo de su producción existen varios tipos de hidrógeno marcados con distintos colores. El hidrógeno verde es el más aceptado por su carácter de sostenible, a través de la electrólisis del agua. El azul se produce mediante gas natural, pero se captura del dióxido de carbono generado. Y el hidrógeno gris se produce a partir del gas natural sin capturar los Gases de Efecto Invernadero (GEI) producidos durante el proceso; este método representa la mayor parte de la producción de hidrógeno actualmente en el mundo.
Entre las tres opciones es preferible el hidrógeno verde, que se encuentra en la mira de la investigación científica porque es una apuesta muy seria por disminuir la dependencia de combustibles derivados de los hidrocarburos y descarbonizar el planeta.
Técnicas
Hoy el doctor Wang indaga sobre la catálisis mediante procesos electroquímicos junto a su colega politécnico, el doctor Arturo Manzo Robledo. Ambos expertos también prueban con la fotocatálisis en semiconductores bajo irradiación de luz visible o ultravioleta (UV) para la producción de hidrógeno verde.
Mexicano de origen chino (nacido en Henan, provincia de China), Wang considera que México debe generar nuevas tecnologías a través de técnicas catalíticas que permitan obtener hidrógeno, para no quedarse rezagado en el concierto internacional, donde las demás naciones caminan hacia un futuro cercano a las energías y combustibles limpios.
El profesor Wang también colabora con la Universidad de Ciencia y Tecnología del Este de China, en Shanghái, para crear nuevas rutas de aplicación del petróleo en las industrias petroquímicas.
Subraya que la comunidad científica del país debe concentrar los esfuerzos, hacer trabajo e investigación colectiva para la obtención de hidrógeno verde, como una alternativa a futuro, con el propósito de disponer de energía sustentable para las nuevas generaciones.
Para este catedrático aún falta mucho por hacer en favor de las energías limpias. Por ejemplo, un gran reto consiste en mejorar las baterías eléctricas para el transporte y que las celdas de hidrógeno sean la solución en el largo plazo. Indica que no se puede parar, porque se requieren nuevas líneas de investigación para convertir el petróleo en nuevos productos que sirvan a la sociedad, no solamente para la generación de gasolina y diésel.
Investigaciones como las del doctor Wang son importantes porque el nitrógeno verde aún es difícil producirlo, ya que en la Tierra el hidrógeno solo existe en combinación con otros elementos. Está en el agua, junto con el oxígeno, y se combina con el carbono para formar hidrocarburos como el gas, el carbón y el petróleo. Por ende, hay que separar al hidrógeno de las otras moléculas para usarlo como combustible. Y lograr esto requiere de grandes cantidades de energía, además de ser muy costoso.
Hace unos años empezó la producción de hidrógeno a partir de energías renovables como el sol y el viento, usando un proceso llamado electrólisis. La electrólisis emplea una corriente eléctrica para dividir agua en hidrógeno y oxígeno en un aparato llamado electrolizador.
El resultado es el llamado hidrógeno verde, que es 100% sostenible, pero mucho más costoso de producir que el hidrógeno tradicional.
De ahí el reto científico y tecnológico por lograr una fórmula idónea para abatir el costo de producción del hidrógeno verde y sustentable.
Líderes en producción de hidrógeno verde
• Australia Algunos ya dicen que la nación más grande de Oceanía es la Arabia Saudita del hidrógeno verde.
• Países Bajos Paradójicamente, la petrolera anglo-neerlandesa Shell lidera, junto con otros productores, la construcción de al menos 10 GW de electrolizadores.
• Alemania Los alemanes planean concretar proyectos de hidrógeno verde en distintos puntos: Aqua Ventus, en la isla de Heligoland, y Rostock, costa norte.
• China Da sus primeros pasos en el mercado del hidrógeno verde con la construcción de un megaproyecto en la región autónoma de Mongolia.
• Arabia Saudita El país árabe con mayores reservas de petróleo incursiona en el mercado verde con el Helios Green Fuels Project.
• Chile Meca latinoamericana de la energía solar: en un futuro inmediato la industria del hidrógeno verde puede ser tan importante como la minería o el sector forestal.