Los camiones y autobuses a base de celdas de combustible siguen llegando, y aún necesitan más hidrógeno verde.

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Considerando la serie continua de mejoras en las baterías de vehículos eléctricos, resulta sorprendente que algunos actores clave en el campo de las emisiones cero sigan defendiendo la electrificación de los vehículos mediante celdas de combustible de hidrógeno. Pues bien, lo hacen, y mientras continúen con ese apoyo, brindan una razón más para que el hidrógeno verde desplace a los combustibles fósiles de la cadena global de suministro de hidrógeno.

La ruta de la biomasa hacia el hidrógeno verde

El consenso emergente sobre el hidrógeno verde es que sus aplicaciones específicas —incluidos los automóviles de pasajeros y los sistemas de calefacción doméstica— representan un desperdicio de recursos. No obstante, el papel del hidrógeno en las economías industrializadas modernas trasciende los sectores del transporte y la construcción. La refinación, la producción de acero, la fabricación de fertilizantes y la industria química son algunos de los casos de uso a escala industrial donde fuentes más sostenibles de hidrógeno podrían —y deberían— sustituir al hidrógeno convencional, que proviene del gas natural y, en menor medida, del carbón.

La electrólisis ha atraído la mayor parte de la financiación del sector privado y público para lo que se conoce como hidrógeno verde, proceso que implica utilizar energía renovable para extraer gas de hidrógeno del agua. Aunque los altos costos han obstaculizado su adopción, la situación ha mejorado a medida que los innovadores en este campo trabajan para reducir el costo de los electrolizadores.

Nuevas oportunidades para utilizar energía renovable a gran escala también están impulsando el desarrollo de la electrólisis del agua. Además, las startups se centran en aplicaciones especializadas donde la disponibilidad de combustible es el factor determinante, y no los precios del mismo (consulte más información sobre el hidrógeno verde aquí).

Otras vías para obtener hidrógeno verde han recibido menos atención, como la conversión de biomasa en hidrógeno y la transformación de residuos plásticos en hidrógeno. No obstante, también continúa habiendo actividad en esas áreas.

En el campo de la biomasa, por ejemplo, en octubre pasado un equipo de investigación de la Universidad de Yale describió los beneficios climáticos de utilizar Bio-H2 como complemento a la electrólisis del agua, señalando la escasez de agua dulce como uno de los factores que limitan la dependencia exclusiva de los electrólizadores.

La solución con algas marinas

Los innovadores en el área de conversión de biomasa en hidrógeno han explorado los residuos agrícolas y forestales, así como los desechos alimentarios y las aguas residuales municipales; los desechos animales y otros subproductos animales también juegan un papel importante.

Un área que en gran medida ha quedado sin abordar es el potencial de las algas marinas para proporcionar una fuente económica de hidrógeno verde, ya que los investigadores se han encontrado con el desafío representado por el contenido de agua salada en las algas cultivadas en el mar.

Un equipo multinacional de la Universidad de Columbia en Nueva York y la Universidad Femenina Ewha en Corea decidió abordar este problema. Su estudio, publicado en la revista Nature, se centra en convertir las algas marrones mediante un proceso neutro en carbono, con la posibilidad de lograr una carga negativa de carbono gracias al potencial para secuestrar subproductos de carbonato.

Al defender la biomasa cultivada en el mar, el equipo señala que la tasa de secuestro de carbono de las algas supera con creces a la de otras biomases terrestres, indicando que es siete veces mayor. Otras ventajas incluyen una tasa de crecimiento que permite su cosecha hasta seis veces al año sin necesidad de fertilizantes, además del uso de espacios no agrícolas para su cultivo.

Los investigadores sometieron sus algas a un tratamiento térmico alcalino personalizado (ATT), que se describe aquí con detalles extremadamente precisos. “Los resultados demuestran que el ATT basado en biomasa puede producir más H2 que el proceso combinado de gasificación y reacciones de desplazamiento agua-gas”, concluye el equipo para que los lectores no especializados puedan comprenderlo.

“Se trata de un resultado muy prometedor, teniendo en cuenta la posible curva de aprendizaje en el desarrollo de la tecnología ATT basada en biomasa, que aún se encuentra en una etapa inicial”, añaden.

La solución para los residuos plásticos

Los residuos plásticos son otro tema que aparece de vez en cuando en la literatura sobre hidrógeno verde, aunque se trata más bien de una herramienta de gestión de residuos de origen fósil que de una solución basada en recursos renovables.

Una contribución reciente proviene de un equipo multidisciplinario de universidades en Corea, con la participación de la Universidad de California. Su estudio, publicado el 6 de julio en PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), aboga por el ATT como una alternativa eficiente para reciclar plásticos que permite obtener hidrógeno de alta pureza.

“A pesar del creciente énfasis en el reciclaje, actualmente solo el 9 % de los residuos plásticos se recicla, mientras que el 79 % se acumula en rellenos sanitarios y el 12 % es incinerado”, señala el equipo para explicar, de forma amable, las deficiencias del estado actual de la industria mundial de reciclaje de plásticos.

“Las prácticas tradicionales de gestión de residuos no solo fracasan en abordar adecuadamente la crisis de los desechos plásticos, sino que también contribuyen a una contaminación ambiental secundaria, incluyendo la liberación de microplásticos, partículas finas, SOx, NOx, dioxinas y CO2”, añaden como medida adicional.

Más hidrógeno verde para autobuses de celdas de combustible

Mientras que la biomasa y los desechos plásticos aún no han llegado al mercado masivo, el argumento a favor de la electrólisis del agua se fortalece día tras día a medida que el presidente estadounidense Donald Trump no logra detener, y mucho menos revertir, los daños causados a los mercados globales de combustibles como resultado de su guerra en Irán. El Proyecto Ornuba en España es uno de los ejemplos que ilustran cómo los casos de uso industrial —en este caso, amoníaco verde— respaldan a las empresas de hidrógeno verde que utilizan recursos locales, protegidas de las incertidumbres de la geopolítica trumpiana.

También se están evaluando casos de uso relacionados con el transporte, aunque las partes interesadas son mucho más cautelosas que en años anteriores. Actualmente, el foco está en casos de uso específicos donde una combinación de políticas públicas y una escasez —percebida o real— de alternativas similares alimentadas por baterías crea una oportunidad.

En España, por ejemplo, Bosch ha suministrado sus módulos de energía a base de celdas de combustible para probar un autobús del fabricante Irizar, enfocándose en rutas más largas en Madrid. Según Bosch, el autobús puede recorrer más de 1,000 kilómetros antes de necesitar reabastecerse, un proceso que dura aproximadamente 10-15 minutos. Bosch también propone un sistema más potente para autobuses turísticos y camiones de carga pesada.

Bosch también está involucrada en Alemania, donde la empresa MAN lanzó recientemente pruebas en carretera de camiones eléctricos que utilizan tanto celdas de combustible como baterías, con el objetivo de alcanzar un rango de 450-500 kilómetros. MAN se encuentra entre quienes muestran cautela en el ámbito de las celdas de combustible. La compañía espera que los vehículos eléctricos a baterías dominen el sector del transporte de mercancías por carretera, aunque aún dejarán espacio para el transporte con celdas de combustible de hidrógeno. “Las tecnologías de hidrógeno…pueden desempeñar un papel complementario importante en aplicaciones específicas, por ejemplo, en rutas de transporte muy largas o en regiones con infraestructura de carga insuficiente”, señala MAN.

Ballard es otra empresa involucrada en Alemania. El pasado marzo, Ballard informó que su tecnología alimenta a 410 de los aproximadamente 500 autobuses con celdas de combustible en operación en el país.

Mientras tanto, de vuelta en EE. UU.

Aquí en los EE. UU., algunos interesados en las celdas de combustible no están esperando a que se seque la pintura. Bosch vuelve a aparecer, a través de su filial Bosch RexRoth, la cual suministra un sistema de bombeo avanzado para una futura estación de carga de hidrógeno en California. La instalación es gestionada por SamTrans, el Distrito de Transporte del Condado de San Mateo. Considerada la estación de carga más grande de su tipo, tendrá una capacidad de servicio para hasta 175 autobuses a celdas de combustible. “El sistema Bosch Rexroth puede suministrar hasta 1,200 kg/hora de hidrógeno para respaldar despliegues aún mayores de autobuses”, agrega Bosch.

En el condado de Orange, la empresa Clean Energy Fuels Corp. obtuvo un contrato por 27,5 millones de dólares de OCTA, la Autoridad de Transporte del Condado de Orange, para construir una estación de combustible de hidrógeno en su terminal de autobuses de Garden Grove. “OCTA cuenta actualmente con 10 autobuses a pilas de hidrógeno en servicio y espera agregar otros 40 para cuando se construya esta estación de combustible”, señala CEFC.

Ninguna de estas instalaciones brindará mucho alivio a los operadores individuales de vehículos a pilas de hidrógeno en California, quienes han sufrido debido a la escasez de estaciones de combustible de hidrógeno operativas, pero eso es otro problema completamente distinto. Manténgase atento a la empresa estadounidense Hyroad Energy, que acaba de abrir una nueva estación de reabastecimiento de hidrógeno para flotas de camiones comerciales en Santa Fe Springs.