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Academia Ciencia Sociedad

Producir hidrógeno verde, un aporte de la UdeA para disminuir las emisiones de carbono

28/11/2023
Por: Andrea Carolina Vargas Malagón - Periodista

Innovación, desarrollo de tecnología y transferencia de conocimiento son los aportes de la UdeA en el camino hacia la transición energética y la descarbonización de la economía. Muestra de ello es la invención de la Planta Piloto Power To Gas en La Guajira, el primer sistema tecnológico en Colombia creado en alianza con la Uniguajira, con el que es posible producir hidrógeno a partir de fuentes de energía renovable. 

Según la Ruta del Hidrógeno para Colombia, se estima que la demanda anual de hidrógeno en el país es de 150 kilotones. —1 kilotón equivale a mil toneladas—. Foto cortesía: Uniguajira 
 

Tres años de investigación y trabajo conjunto entre la Universidad de Antioquia y la Universidad de la Guajira —Uniguajira—, en el marco de la alianza Séneca, se materializaron a través de la creación de la Planta Piloto Power To Gas, un desarrollo tecnológico que aprovecha el potencial que tiene el departamento de La Guajira en fuentes de energía renovable —eólica y solar— para producir electricidad e hidrógeno; este último, recurso de gran relevancia en el proceso de transición energética y descarbonización de la economía. 

Conoce más de la alianza Séneca aquí: Tras 5 años, la alianza Séneca trazó ruta para sostenibilidad energética del país
 

El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo. Se caracteriza por ser el más sencillo y ligero de la tabla periódica, es altamente reactivo y cuando se produce a partir de fuentes de energía limpia su huella de carbono es nula, razón por la que se le denomina hidrógeno verde. Todas estas propiedades lo convierten en un vector energético, ya que al transformarlo a otras moléculas posibilita el almacenamiento y transporte de importantes cantidades de energía.

  • Hidrógeno gris: se obtiene a partir de combustibles fósiles. 
  • Hidrógeno azul: se obtiene a partir de combustibles fósiles, pero sin liberación de dióxido de carbono (CO2). 
  • Hidrógeno verde: se obtiene a partir de agua y energías renovables. 

«A partir del hidrógeno y de los procesos termoquímicos se pueden obtener combustibles como diésel sintético, gasolina sintética, metanol, amoníaco o gas natural sintético; por eso decimos que el hidrógeno es un portador, un vector que permite obtener otras moléculas. Esto se conoce como tecnología Power to X, donde Power es electricidad y X es la otra molécula resultante con valor energético», explicó Andrés Amell Arrieta, coordinador del Grupo de Ciencia y Tecnología del Gas y Uso Eficiente y Racional de la Energía —Gasure—, adscrito a la Facultad de Ingeniería de la UdeA y en donde nació el proyecto de la Planta Power To Gas.

De energía eléctrica a hidrógeno verde, y finalmente al metano
 

La Planta Piloto Power To Gas, si bien se ideó en los laboratorios del grupo Gasure en la UdeA, sus instalaciones físicas se encuentran en la Universidad de La Guajira, porque es en este departamento donde Colombia tiene su mayor potencial en fuentes de energía renovables, principalmente solar y eólica. En esta localidad se presentan vientos de más de 9 m/s, el doble del promedio mundial, con el que podrían producirse 25 GW de energía eléctrica. 

Esta alianza entre ambas universidades permitió que, a partir de un pequeño parque fotovoltaico, que genera 10 KW junto a un sistema eólico que produce otros 5 KW, se produzca la energía eléctrica que alimenta un electrolizador, tecnología con la que se separa el hidrógeno del oxígeno, que son los elementos que componen el agua. A este proceso se le llama electrólisis. Es así como se genera el hidrógeno verde. 

Posteriormente, pensando en almacenar y transportar el hidrógeno de manera segura, este elemento, junto con el dióxido de carbono, pasan por un proceso termoquímico denominado metanación, el cual se realiza a través de un reactor de metanación desarrollado por el grupo Gasure, y de esta manera se crea el metano sintético. Así se cumple el ciclo de la Planta Piloto Power To Gas; de la producción de hidrógeno hasta la nueva molécula.

Retos que se deben superar
 

La creación de la Planta Piloto Power To Gas es una muestra de que en Colombia es posible aprovechar el potencial de sus recursos renovables para producir y exportar hidrógeno; sin embargo, aún hay varios desafíos que se deben superar para lograrlo. 

Uno de esos tiene que ver con el agua, pues para obtener 1 kg de hidrógeno a partir de electrólisis se necesitan alrededor de 10 litros de agua de la mejor calidad posible, y en La Guajira, por ejemplo, este es un elemento limitado. 

«La Guajira, en este momento, sufre por la escasez de agua, sobre todo potable, sin embargo, se podría utilizar la energía renovable para desalinizar el agua del mar, pero ese proceso también requiere de grandes cantidades de energía», expresó Marlon Bastidas, director del grupo de investigación Desarrollo de Estudios y Tecnologías Ambientales del Carbono —Destacar— de la Universidad de La Guajira, con quien se desarrolló la Planta Power To Gas. 

Asimismo, el tema del almacenamiento del hidrógeno representa otro desafío al que se le debe encontrar solución. Según Bastidas, una alternativa inmediata, a corto plazo, pero no la mejor, es «comprimir el hidrógeno a altas presiones y almacenarlo en tanques, pero eso tiene algunas implicaciones de seguridad como el escape del hidrógeno, ya que este elemento tiene una reacción muy violenta con el oxígeno», explicó Bastidas. 

Ambos investigadores coinciden en que al hablar de grandes capacidades de almacenamiento de hidrógeno verde la mejor alternativa son las cavernas subterráneas. «Las estructuras geológicas más adecuadas, eficientes y seguras son las cavernas salinas subterráneas; estructuras poco permeables en las que el hidrógeno, al ser una molécula muy pequeña, no se puede escapar», afirmó Amell. 

Otro de los obstáculos que se debe superar es el costo de producción, ya que para que el hidrógeno verde sea competitivo frente a los combustibles fósiles se debe reducir el valor de la tecnología necesaria para aprovechar las fuentes de energía renovable. «Para que Colombia sea el cuarto país más competitivo en producción de hidrógeno es necesario que los electrolizadores reduzcan su costo en aproximadamente un 80 % y que la electricidad tenga un precio de unos 20 dólares megavatio/hora, lo que implica reducir a menos de la mitad el valor actual», afirmó Karen Peralta, directora de la Cámara de Hidrógeno Andi-Naturgas. 

Aunque aún hay muchas cosas por resolver, el hidrógeno verde sigue siendo clave en la transición energética y la descarbonización de la economía por un planeta más sostenible. «Siendo un vector descarbonizado y con gran contenido energético es una gran alternativa, incluso para la industria química, entonces sí creo que el futuro energético va a ser el hidrógeno», expresó Bastidas.

Según la Hoja de Ruta para el Hidrógeno en Colombia se estima que para el 2050 el país alcanzará una demanda de 1850 kilotones de hidrógeno usados principalmente en los sectores de industria, transporte, electricidad e industria química.

En la búsqueda de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en el sector eléctrico colombiano —principalmente de CO2—, la diversificación de las fuentes de energía en donde no se involucren los combustibles fósiles se convierte en una prioridad.  

«Hoy las fuentes de energía alternativas se consideran como opciones para producir electricidad de origen renovable y de nulo carbón, con lo cual se logra contribuir a descarbonizar, en primera instancia, la matriz de generación eléctrica del país», aseguró Andrés Amell. 

Por su parte, Peralta se refirió a la Planta Power To Gas como un «proyecto que tiene un gran potencial para el desarrollo del hidrógeno en el país, ya que cumple con el cuarto eje de la Hoja de Ruta para el Hidrógeno en Colombia —véase destacado— que busca impulsar el desarrollo de la ciencia, tecnología e innovación... Este tipo de proyectos en un territorio como La Guajira permiten la apropiación del conocimiento por parte de la comunidad y abren la puerta para que en un futuro pueda desarrollarse un proyecto similar, pero a gran escala». 

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