La transición energética a un modelo sostenible, equitativo y distribuido es uno de los grandes retos para la segunda mitad del siglo XXI. La reciente guerra en Europa del Este y la volatilidad que esta causó sobre el precio del petróleo y el gas natural son prueba fehaciente de que nuestras matrices energéticas deben cambiar, y deben hacerlo pronto si deseamos sociedades saludables, estables y, por supuesto, evitar una catástrofe ambiental mayor. 

El hidrógeno como vector energético figura como pieza central en la descarbonización de la industria en este contexto. Europa, Japón, Estados Unidos y también Colombia han trazado rutas de mayor o menor claridad para adoptarlo como combustible en nuevos escenarios o modificar la fuente de la cual se obtiene. 

El hidrógeno ha recibido un marketing significativo desde las grandes petroleras e industrias químicas, que lo ven como una salida viable para reemplazar de manera gradual sus actividades en el mercado de hidrocarburos. De ahí que referirse al arcoíris que se ha derivado como modelo para hablar de las distintas alternativas tecnológicas –y su impacto económico o ambiental– resulte importante para entender las posibilidades y los verdaderos impactos de este nuevo combustible. 

Los colores se originan en la necesidad de hablar de hidrógeno con bajas emisiones que, siguiendo la tendencia, se denominó “hidrógeno verde”. Este se produce por electrólisis del agua usando electricidad de origen “verde” o de bajas emisiones, y contrastaría como una solución para reemplazar el compuesto derivado del reformado del gas natural (que hoy constituye el 95 % del hidrógeno producido) al que, para mantener el esquema, se le denominó “hidrógeno gris”,y tiene una importante huella de carbono. 

Cuando se evidenció que sería inviable en el corto plazo hacer una transición a hidrógeno únicamente verde, se desarrolló el concepto de “hidrógeno azul”, que consiste en atrapar de manera artificial las emisiones de efecto invernadero (dióxido de carbono) que se generan durante el reformado de gas natural y así producirlo con una huella neta mucho menor que la del hidrógeno gris. 

A estos les siguieron una explosión de colores: 

• hidrógeno café: se usó para denominar aquel producido de la gasificación del carbón, 
• hidrógeno turquesa: al asociado con un proceso que solo genera hidrógeno y carbón mineral (en vez de dióxido de carbono); 
• hidrógeno rosa: para hablar de aquel que se podría producir usando rutas químicas a altas temperaturas acoplado a un reactor nuclear, e
• hidrógeno blanco: si el gas es hallado de manera natural en betas terrestres o marinas. 

Es probable que este abanico variopinto siga creciendo a medida que el mercado y las tecnologías crezcan, maduren y requieran una firma propia.

Precio y almacenamiento, las limitantes

Pero más allá de los colores y del mercadeo para adoptarlo dentro de las políticas públicas y empresariales, ¿tiene algún valor hablar de los distintos colores más allá de una estrategia de posicionamiento?, ¿es el hidrógeno siquiera una apuesta a largo plazo? Hay que aclarar que no se cuestiona por sus fortalezas sino por los retos técnicos que parecen no tener una respuesta eficaz desde la investigación. Pese a ser limpio y más eficiente que las tecnologías actuales, tiene dos grandes limitantes para su adopción: el precio de producción y el almacenamiento.

El precio está directamente asociado con la tecnología con la cual se produce, y en este sentido es muy importante el color del hidrógeno; por ejemplo, el precio actual del hidrógeno grisproducido de gas natural sin secuestro de carbón ronda los 1,20 dólares por kg y depende del costo del gas natural; en contraste, el hidrógeno verde supera la barrera de los 4 dólares/kg y esto es apenas en el sitio de producción. 

Por su parte, el transporte y el almacenamiento son el cuello de botella para que la economía del hidrógeno sea una realidad. Un solo kilogramo de hidrógeno ocupa 12 m3, y si se almacena a presión y temperatura ambiente, por ser una molécula tan pequeña, puede escapar por cualquier abertura, y en cantidades suficientes es explosivo. Esto lo hace un combustible mucho más complejo de manejar que el gas natural. 

A su vez las soluciones como comprimirlo o licuarlo implican un alto consumo de energía y necesidad de materiales especiales, lo que las hace poco rentables. Otras tecnologías para almacenarlo a presiones y temperaturas menos extremas aún están en etapas muy tempranas de investigación y no se espera que tengan un impacto significativo antes de 2050.

Con estos retos tecnológicos y económicos cabe preguntarse si realmente viene al caso encontrar soluciones para esta especie de comodín energético. 

El hidrógeno tiene múltiples aplicaciones: puede ser quemado directamente en sustitución del gas a nivel industrial o urbano, o en celdas de combustible de vehículos de transporte, entre ellos automóviles y trenes.

El hidrógeno tiene múltiples aplicaciones: puede ser quemado directamente en sustitución del gas a nivel industrial o urbano, o en celdas de combustible de vehículos de transporte, entre ellos automóviles y trenes.

Otras aplicaciones

Es difícil adivinar el impacto que tendrá el hidrógeno de aquí a 30 años y frente a ello existen casi tantos escenarios como colores. Aun así, hay al menos tres aplicaciones que serán claves para el futuro del hidrógeno: 

1. Transporte pesado, 
2. mercado de energía y 
3. producción de fertilizantes. 

Para vehículos pesados y de carga, las baterías actuales ocupan demasiado de su carga útil, reduciendo la cantidad de productos que puede transportar por kilómetro. Además, para trayectorias superiores a 600 km, no existen baterías comerciales que respondan de manera rentable. 

Teniendo en cuenta que el 70 % del transporte de carga en tierra se hace con camiones, es claro que un reemplazo del diésel como fuente de energía es necesario y allí el hidrógeno se proyecta como la principal solución. La misma situación la enfrentarían cruceros y cargueros que requerirán un combustible sintético –como el hidrógeno– para reemplazar los combustibles fósiles.

El mercado de energéticos es otro aspecto fundamental, ya que este se da alrededor de la compra y venta de petróleo, gas natural o carbón. La transferencia se hace por medio de buques o poliductos que interconectan países, a veces a través del océano. En un escenario donde la electricidad sea el vector energético principal, esta se vería muy reducida por la incapacidad de cargarla en un barco. 

Así, transformar la electricidad en hidrógeno y enviarlo a países con una alta demanda de energía resulta beneficioso a economías como la colombiana que, por la naturaleza misma de sus recursos naturales, podría tener un superávit de energéticos con bajas emisiones de carbono.

Por último, está el tema de fertilizantes: el 10 % del hidrógeno se utiliza para producir amoniaco, base de buena parte de los fertilizantes y cuyo consumo irá al alza en una sociedad que desea reducir a cero el hambre en el mundo. En este sentido, el mercado de hidrógeno también tendrá que aumentar. 

Sectores como la producción de acero, los trenes, la calefacción y el balanceo de cargas también se podrían favorecer de una infraestructura de hidrógeno más robusta. Todo dependerá de qué tanto se avance en los temas antes descritos, en particular del costo y de la tecnología para su transporte y almacenamiento. 

En síntesis, es necesario insistir en la inversión en investigación e infraestructura para acelerar este proceso de adopción y alcanzar una madurez tecnológica pronto. Particularmente es importante priorizar la producción de hidrógeno verde –por ser el único que responde a un proyecto de sostenibilidad– y también desmitificar este sector: no hay una vasija de oro al final de este arcoíris, pero ciertamente necesitaremos recorrerlo si queremos una sociedad equitativa y sostenible.