Soltando amarras al hidrógeno

El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo y sin embargo, en la Tierra, raramente se encuentra en estado libre. La energía radiante que, procedente del Sol, recibimos en nuestro planeta, se debe a las reacciones de átomos de hidrógeno que al unirse forman átomos de helio y se desprende una extraordinaria cantidad de energía.
No cabe la menor duda de que esta energía estelar es uno de los factores fundamentales que permiten el mantenimiento de la vida en la Tierra. Otro de los factores es el equilibrio del contenido de agua en todas sus fases (líquida, sólida y gaseosa), que junto con los demás agentes cósmicos han llevado al planeta a una condición de equilibrio termodinámico en la que, afortunadamente, se puede mantener una atmósfera que nos protege de las radiaciones nocivas del espacio exterior, e impide que la temperatura de la superficie de nuestro mundo baje a unos niveles que harían prácticamente imposible la vida sobre el mismo.

Mi suegro (José Jiménez Mier, doctor en química) siempre me decía que este era el combustible del futuro, aunque era “muy caro” conseguir aislarlo, pero algunos seguimos pensamos que, en el contexto de los posibles escenarios energéticos del futuro, el sistema energético del hidrógeno jugará un importante papel. Considerando la dinámica global del agua en la Tierra, el sistema agua-hidrógeno, en el que el hidrógeno se produzca a partir de energías renovables, es una de las soluciones para alcanzar el desarrollo sostenible de la Humanidad. Este es el objetivo último del sistema energético del hidrógeno.

Otra de las posibles soluciones, a la que se está dedicando muy considerables esfuerzos, es la fusión, pero ¿será posible reproducir en la Tierra el modelo de producción de energía de las estrellas? Numerosos técnicos y científicos investigan en el proceso de fusión, si logran controlarlo de forma eficiente se podrían abastecer todas las necesidades energéticas actuales y futuras, sin que se presente el problema del agotamiento de las reservas. Sin embargo, mientras que en una estrella las reacciones de fusión se mantienen por el propio tamaño de la estrella (confinamiento gravitatorio), en la Tierra no tenemos esa posibilidad y, por ello, se están probando otras técnicas (confinamientos inercial y magnético). No obstante, dada la evolución de la tecnología, no parece que la fusión se vaya a presentar como una realidad práctica al menos antes de la segunda mitad del siglo XXI y, en cualquier caso, existe incertidumbre al respecto… aquí tienen campo de estudio un montón de científicos. Adelante…. Pero los consumidores esperaremos.

Recordando la evolución de nuestro sistema energético en los últimos siglos podemos afirmar que la revolución industrial durante el siglo XIX se basó en la utilización extensiva del carbón como recurso energético, y también que durante el siglo XX y hasta la actualidad vivimos en la época del petróleo, pero ¿se iniciará en el siglo XXI la era del hidrógeno?

En primer lugar es necesario indicar que el hidrógeno, a diferencia del carbón o el petróleo, no es un recurso natural, no se puede obtener de la naturaleza por tareas de minería o extracción como es el caso de los recursos fósiles en general. El hidrógeno es un portador de energía (como la electricidad), es necesario producirlo a partir de otras materias primas (agua, biomasa, recursos fósiles), y para convertir estas materias en hidrógeno hay que seguir unas transformaciones en las que se consume alguna fuente de energía primaria (nuclear, renovable o fósil). En la actualidad se utiliza el hidrógeno en multitud de procesos industriales, por tanto podría decirse que el hidrógeno es un "viejo conocido" de la industria, sin embargo, su papel hasta ahora ha sido el de un componente más de los que intervienen en estos procesos. Por el contrario, lo que está emergiendo en el momento presente es la utilización del hidrógeno como nuevo vector energético que permite un desarrollo compatible con el respeto al medioambiente.

Por otro lado, como se ha indicado en los primeros párrafos, el hidrógeno ofrece a largo plazo un escenario de ciclo energético cerrado intrínsecamente limpio que constituye el gran atractivo de este portador de energía. Se trata de tomar agua de la naturaleza, separarla en sus componentes (oxígeno e hidrógeno) mediante electricidad de origen renovable, almacenar el hidrógeno, transportarlo, distribuirlo y, finalmente, al utilizarlo siguiendo procesos térmicos convencionales (motores de combustión interna o turbinas), o electroquímicos novedosos (pilas de combustible), devolveríamos a la naturaleza la misma cantidad de agua que previamente habíamos tomado de ella. En la conversión térmica del hidrógeno se emitirían óxidos de nitrógeno (aunque en una proporción muy inferior a los emitidos con los combustibles fósiles), mientras que en la utilización con pilas de combustible las emisiones serían nulas.

Con energías renovables y agua y utilizando como vectores energéticos el hidrógeno y la electricidad, sería posible atender a todas las necesidades energéticas con una emisión de contaminantes prácticamente nula. Si un escenario energético de este estilo llega a implantarse, entonces se podría afirmar que se habría producido la "revolución del hidrógeno" y habríamos entrado en la era del hidrógeno.

A lo largo de la evolución de la Humanidad, se ha observado que la capacidad de desarrollo de los pueblos ha estado directamente relacionada con su capacidad de disponer, de forma continua, de recursos energéticos. En la antigüedad el recurso energético básico era el alimento, y por ello los alimentos se almacenaban (graneros) para las épocas de escasez. Desde la revolución industrial, el desarrollo económico está ligado con el consumo de recursos energéticos. La progresiva introducción de nuevos combustibles en la "cesta de la energía" (madera, carbón, petróleo, gas natural), no ha hecho que los antiguos dejen de utilizarse, al contrario, el aumento del consumo de energía hace que todos ellos sean necesarios, aunque su cuota de participación en la cesta varíe de unas épocas a otras.

En la evolución hacia un escenario energético futuro en que el hidrógeno (como portador de energía) tome preponderancia dentro de la cesta energética, es necesario imaginar que seguirán utilizándose el resto de recursos disponibles (fósiles o nucleares), sin embargo, por primera vez en la historia se abrirá paso el establecimiento de un sistema de energía basado en unos recursos naturales (renovables y agua) que, por un lado son inagotables y, por otro, ofrecen una distribución en el globo terráqueo mucho más igualitaria que la que hoy en día presentan los combustibles fósiles. En este sentido, el hidrógeno contribuirá a destensar el profundo desequilibrio geopolítico que se establece por la concentración de las reservas de recursos fósiles en muy pocas zonas de la Tierra.

Aunque diversos estudios ofrezcan diferentes resultados sobre las reservas disponibles y la duración de las mismas, el agotamiento de los combustibles fósiles es un hecho incontestable. En esta tesitura, y mientras los descubrimientos científicos intentan controlar eficazmente en la Tierra el proceso de producción de energía de las estrellas (fusión), es necesario conducir a la Humanidad hacia un sistema energético más seguro, duradero y no contaminante. El hidrógeno, junto con la electricidad renovable como portadores de energía, ofrece esta posibilidad. En el camino hacia esta meta no se vislumbran barreras técnicas o científicas insalvables, tan solo se requiere la decisión política que permita un esfuerzo técnico y económico constantes durante unas pocas décadas.

Indudablemente, aunque la energía del hidrógeno es ideal desde un punto de vista teórico, existe todo un conjunto de problemas que es necesario solventar. Al día de hoy no resulta fácil producir grandes cantidades de hidrógeno de forma eficiente y a precios razonables usando energías no fósiles. Dada la naturaleza del hidrógeno es necesario desarrollar sistemas eficaces para su almacenamiento y transporte. Hay que realizar e implantar la normativa necesaria para el uso seguro del hidrógeno en todo tipo de aplicaciones. Es preciso mejorar la tecnología de las pilas de combustible para comercializarlas extensivamente en su aplicación al sector transporte, en generación estacionaria o en electrónica portátil. Cualquiera de los procesos y las aplicaciones mencionadas requerirá de cierta innovación en los materiales que se utilizan en ellas. En general hay que reconocer que se necesita desarrollar una más alta tecnología en todos los aspectos relacionados con el sistema energético del hidrógeno, no obstante, no se requieren descubrimientos científicos hoy en día inimaginables.

Así como a mediados del siglo XIX nadie podía imaginar el desarrollo que se iba a producir en el sector transporte debido a la introducción de los combustibles líquidos, ni el grado de satisfacción y bienestar que esta nueva situación iba a traer sobre la Humanidad, en la actualidad todavía no somos capaces de concebir el alcance de los beneficios que un sistema económico-energético basado en el hidrógeno pueda reportar a nuestra existencia.

Aunque nuestra vista de hoy no alcanza como para ver un horizonte detallado e inequívoco, ya hemos soltado amarras y nos estamos aventurando en la travesía hacia este futuro tan esperanzador como apasionante.