Marco de Clasificación para Recursos Hidrológicos para la Producción Sostenible de Hidrógeno con un Algoritmo Predictivo para la Optimización
Autores: Álvarez-Manso, Mónica; Búrdalo-Salcedo, Gabriel; Fernández-Raga, María
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Marco de Clasificación para Recursos Hidrológicos para la Producción Sostenible de Hidrógeno con un Algoritmo Predictivo para la Optimización
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Sistema energético global
Hidrógeno verde
Electrólisis
Calidad del agua
Conductividad
Descarga de agua de rechazo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Dada la urgente necesidad de descarbonizar el sistema energético global, el hidrógeno verde ha surgido como una alternativa clave en la transición hacia las energías renovables. Sin embargo, su producción a través de electrólisis requiere una alta calidad del agua y plantea preocupaciones ambientales, particularmente en lo que respecta al vertido de agua de rechazo. Este estudio emplea un enfoque experimental y analítico para definir las características óptimas del agua para la electrólisis, centrándose en la conductividad como un parámetro clave. Se diseñó una planta piloto de tratamiento de agua con ósmosis inversa y desionización por electrodo (EDI) para simular el pretratamiento a escala industrial. Se probaron veinte muestras de agua de diversas fuentes naturales (superficiales y subterráneas), seleccionadas por su variabilidad geográfica y geológica. Se desarrolló y validó un algoritmo predictivo para estimar el agua útil frente al agua de rechazo en función de la calidad de entrada. Se definieron tres categorías basadas en la conductividad: óptima (0-410 uS/cm), moderada (411-900 uS/cm) y restringida (>900 uS/cm). Los resultados muestran que la calidad del agua afecta significativamente la eficiencia del proceso, el uso de energía, la generación de residuos y los costos operativos. Este trabajo ofrece un marco técnico y regulatorio para evaluar sitios potenciales para plantas de hidrógeno verde, recomendando evitar fuentes de alta conductividad. También subraya la actual brecha regulatoria en lo que respecta al tratamiento del agua de rechazo, enfatizando la necesidad de directrices ambientales claras para garantizar la sostenibilidad del proyecto.
Descripción
Dada la urgente necesidad de descarbonizar el sistema energético global, el hidrógeno verde ha surgido como una alternativa clave en la transición hacia las energías renovables. Sin embargo, su producción a través de electrólisis requiere una alta calidad del agua y plantea preocupaciones ambientales, particularmente en lo que respecta al vertido de agua de rechazo. Este estudio emplea un enfoque experimental y analítico para definir las características óptimas del agua para la electrólisis, centrándose en la conductividad como un parámetro clave. Se diseñó una planta piloto de tratamiento de agua con ósmosis inversa y desionización por electrodo (EDI) para simular el pretratamiento a escala industrial. Se probaron veinte muestras de agua de diversas fuentes naturales (superficiales y subterráneas), seleccionadas por su variabilidad geográfica y geológica. Se desarrolló y validó un algoritmo predictivo para estimar el agua útil frente al agua de rechazo en función de la calidad de entrada. Se definieron tres categorías basadas en la conductividad: óptima (0-410 uS/cm), moderada (411-900 uS/cm) y restringida (>900 uS/cm). Los resultados muestran que la calidad del agua afecta significativamente la eficiencia del proceso, el uso de energía, la generación de residuos y los costos operativos. Este trabajo ofrece un marco técnico y regulatorio para evaluar sitios potenciales para plantas de hidrógeno verde, recomendando evitar fuentes de alta conductividad. También subraya la actual brecha regulatoria en lo que respecta al tratamiento del agua de rechazo, enfatizando la necesidad de directrices ambientales claras para garantizar la sostenibilidad del proyecto.