El hidrógeno es el elemento químico más abundante del universo, su utilización como combustible no es algo nuevo. De hecho, el primer motor de combustión de la historia funcionó con hidrógeno. En 1813, Francois Isaac de Rivaz mostró al mundo el primer vehículo impulsado por un motor de combustión interna gracias a una mezcla de hidrógeno y oxígeno almacenada en un balón. También, las primeras aeronaves de la historia se nutrían de hidrógeno, se trataba de un combustible más liviano que cualquier otro elemento químico y eso facilitaba la ascensión.

Dos siglos después, la demanda mundial actual de hidrógeno es de más de 70 millones de toneladas anuales. Se usa en los procesos de refino, la producción del amoníaco, el metanol y la fabricación de acero. Su utilización se ha multiplicado por tres desde 1975 y continúa aumentando. En plena batalla contra el cambio climático, gracias al esfuerzo del sector energético y a su empeño por conseguir alternativas sostenibles capaces de generar grandes cantidades de energía, el hidrógeno es una opción real para alcanzar la descarbonización.

En su lucha contra el cambio climático, las empresas energéticas invierten una parte importante de sus recursos en la investigación para obtener hidrogeno sostenible, que pueda sustituir al hidrógeno convencional en sus procesos industriales. Es el caso de Repsol, la mayor productora y consumidora de hidrógeno en España, que apuesta por el hidrógeno renovable y el de baja huella de carbono como dos de los vectores energéticos imprescindibles en su modelo de negocio. Tanto es así, que tiene prevista una inversión de entre 2.200 y 2.900 millones de euros vinculada a proyectos relacionados con toda la cadena de valor del hidrógeno, claves para alcanzar su objetivo de ser cero emisiones netas en 2050. La compañía ambiciona ser líder en hidrógeno renovable y alcanzar en 2025 una producción de 400 MW, con la intención de superar 1,2 GW en 2030.

¿Cómo conseguir hidrógeno sostenible?

El llamado hidrógeno sostenible ha llegado para quedarse. Pero, ¿cómo se consigue?

Se puede obtener hidrógeno de baja huella de carbono con la misma técnica que el convencional, por reformado de vapor a partir de materias primas fósiles, pero incorporando sistemas de captura del CO₂. Esta técnica reduce las emisiones entre un 60 y un 90% respecto al hidrógeno convencional.

A través de la electrólisis del agua es posible conseguir hidrógeno renovable. Para este proceso se requiere electricidad, por lo que, si se utiliza para su generación una fuente renovable, se habrá conseguido hidrógeno sin emisiones en el proceso. “En este caso el factor determinante es el precio de la electricidad, que supone el 70-75% del coste. No obstante, se están desarrollando técnicas de electrólisis que reducirán la inversión y aumentarán su eficiencia”, explica Elena Verdú, científica en Repsol Technology Lab.

En este sentido, el proyecto H24All, del que Repsol forma parte, es un consorcio integrado por un total de quince entidades que acaba de presentar una solicitud de financiación dentro de la convocatoria del European Green Deal. Su objetivo es desarrollar la primera planta de electrolizadores alcalinos de 100 megavatios (MW) de Europa, que se conectará a un centro industrial de Repsol.

Curiosamente, también se puede conseguir hidrógeno renovable a partir de materias primas de origen bio. El proceso sería el mismo que se utiliza para producir el hidrógeno convencional, pero cambiando la materia prima fósil por una materia de origen bio, como por ejemplo el biometano. Además, su principal ventaja es que permite seguir utilizando las instalaciones industriales actuales para producir el hidrógeno.

Otra técnica, nada desdeñable en un país como España, sería la obtención de hidrógeno renovable a partir de fotoelectrocatálisis, que consiste en la conversión directa de energía solar y agua para producir hidrógeno. Un proceso que reduce considerablemente los costes operativos con respecto a la electrólisis. Repsol desarrolla esta tecnología, junto a su socio Enagás y varios centros de investigación de referencia, en el Repsol Technology Lab y planea construir una planta de producción en su Complejo Industrial de Puertollano. “Podríamos obtener un hidrógeno renovable competitivo y con menor gasto energético. Su principal ventaja frente a la electrólisis es que no se necesita electricidad y no depende de su precio”, aclara la investigadora.

Descarbonizar la industria y la movilidad

El hidrógeno sostenible puede convertirse en una de las herramientas clave para descarbonizar la industria y la movilidad. El pasado 6 de octubre de 2020, el Consejo de Ministros, a propuesta del Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico (MITECO), aprobó la Hoja de Ruta del Hidrógeno: una apuesta por el hidrógeno renovable. Con esta planificación, el Gobierno manifestó su apoyo al despliegue de este vector energético sostenible, que, como señala, “será clave para que España alcance la neutralidad climática”, con un sistema eléctrico 100% renovable, no más tarde de 2050. A lo que añade en su hoja de ruta: “el desarrollo del hidrógeno renovable incentivará la creación de cadenas de valor industrial innovadoras en nuestro país, el conocimiento tecnológico y la generación de empleo sostenible, contribuyendo a la reactivación hacía una economía verde de alto valor añadido”.

Tendrá un papel importante en la descarbonización de la industria en el futuro al sustituir al hidrógeno convencional en sectores como el refino o la producción de amoniaco. También surge como una solución óptima en aquellos nichos del sector de la movilidad que resultan muy difíciles de electrificar, como el transporte pesado, la aviación o el transporte marítimo. No en vano, ya existen varios proyectos para utilizar hidrógeno en aviones de pasajeros. “Una vez desplegado en todas sus posibles aplicaciones, el hidrógeno renovable y el de baja huella de carbono podrían llegar a suponer entre el 10 y el 20% del consumo energético mundial”, concluye la investigadora.