L’hidrogen verd i la transició energètica
María Retuerto
L’hidrogen verd i la transició energètica
María Retuerto
Química ei investigadora
Creant oportunitats
“Cal viure de manera més sostenible utilitzant menys energia”
María Retuerto Química ei investigadora
María Retuerto
Un nom i color poden canviar el futur del sector energètic i del planeta: l'hidrogen verd. Aquest compost, considerat “l'energia del futur”, és l'objecte d'estudi de la científica María Retuerto, que investiga per millorar-ne l'eficiència.”La clau de l'hidrogen verd és que descarbonitzarà i que introdueix les energies renovables en molts sectors difícils d'electrificar”, assegura Retuerto.
Llicenciada en Ciències Químiques per la Universitat Complutense de Madrid, María Retuerto ha treballat a diversos centres de recerca internacionals com la Universitat de Rutgers, als Estats Units i el Niels Bohr Institute, a Dinamarca. Actualment és Científica titular al Consell Superior d'Investigacions Científiques, CSIC, al departament d'Energia i Química Sostenible de l'Institut de Catàlisi i Petroleoquímica. Els seus estudis sobre l'hidrogen verd han valgut el prestigiós premi Dones en Ciència de la UNESCO, que s'atorga a les dones que han fet importants contribucions al progrés científic.
Retuerto continua treballant des del seu àmbit per combatre el canvi climàtic, però sosté:
"La societat ha de consumir de manera molt més responsable i molt més sostenible".
Transcripció
És a dir, és com funcionen tot aquest tipus de sistemes. En realitat, en les bateries és el mateix, el poses dins del liti o el compost que sigui, és a dir, l’energia elèctrica la passes a energia química i l’emmagatzemes allà, i aleshores després aquest hidrogen el pots utilitzar en moltíssims sectors, que aquest realment és el gran avantatge de l’hidrogen respecte a altres maneres d’acumular energia renovable. És a dir, la resta de maneres, si tu hi penses, en una bateria, l’emmagatzemes, però després només el pots tornar a convertir en electricitat. És a dir, no tens cap combustible que després pugui fer diverses coses. En realitat, el que jo faig, que és això, que és l’electròlisi, és la manera més eficient de produir l’hidrogen a partir de renovables. No és l’única. És a dir, tu pots utilitzar altres energies, pots utilitzar directament energia tèrmica o energia…, per exemple, fotons de llum. El que passa és que la manera més eficient, amb diferència, actualment, de produir hidrogen és mitjançant electròlisi, per electricitat. Per això hi ha un boom tan gran per introduir l’electròlisi a nivell industrial i estem investigant tanta gent el tema. De fet, és important comentar que l’hidrogen en realitat ja s’utilitza des de fa molts anys. El que potser és nou és el que es diu hidrogen verd o hidrogen renovable. L’hidrogen verd o l’hidrogen renovable, que és aquest en què tots tenim tant d’interès avui dia i que s’introduirà en el sector energètic, aquest és l’hidrogen que prové de fonts renovables, és a dir, en principi, que es dissocia la molècula d’aigua en hidrogen i oxigen, i aquest és l’hidrogen verd que no contamina en la seva producció perquè utilitza electricitat. El que passa és que, en realitat, existeixen molts tipus d’hidrògens que ja s’utilitzen moltíssim a la indústria des de fa moltíssims anys, que són l’hidrogen negre o l’hidrogen marró, que és el que es produeix a partir de fonts fòssils. Sí, és clar. Per exemple, a les refineries, per als diferents processos de dièsel, benzina, etcètera, tu sempre necessites una mica d’hidrogen per reduir, per treure l’oxigen de certes molècules, de certes cadenes. Aleshores, aquest hidrogen verd, en principi, per exemple, a les refineries, es forma in situ. Tu tens metà, en principi, gas natural, també pot ser d’altres fonts, petroli, carbó. Però, bé, la majoria és a partir de gas natural. Tu tens la molècula de gas natural de metà, que és CH4, i el que fas és que l’oxides i formes CO2 i hidrogen. És clar, aquest hidrogen l’utilitzes, però el CO2 el llances a l’atmosfera, i per això es diu negre o marró. I aquest és el que s’ha estat utilitzant en el 90% de l’hidrogen a la indústria. Aleshores, aquest hidrogen cal deixar d’utilitzar-lo. La següent opció és el que es diu hidrogen blau, que és el mateix, però captures el CO2. Però, és clar, la captura de CO2 no és encara eficient, perfecta ni funciona de meravella. Aleshores, tot i així, tens encara moltes emissions. I aquests serien potser els hidrògens que, industrialment, s’han estat utilitzant en tota la indústria química, i aquest és l’hidrogen que haurem de canviar pel verd en el que és la indústria química. I després també hi ha l’hidrogen morat, que és el que s’utilitza a partir d’energia nuclear. Aquest, a Espanya, com que no tenim gaire nuclear, no té gaire importància, però hi ha països com França que sí que li volen donar un auge i el volen introduir una mica en la xarxa d’hidrogen.
"Hem de viure de manera més sostenible i utilitzant menys energia"
És a dir, és nitrogen més hidrogen per fer amoníac, si deixes d’utilitzar hidrogen que contamina amb hidrogen verd, doncs és una reducció de contaminació enorme, per exemple, per a la producció de tot tipus, com us he dit, de combustibles. La idea és, a biorefineries on comencem a deixar d’utilitzar fonts fòssils i comencem a utilitzar biomassa, doncs, a més, introduir aquest hidrogen verd per formar combustibles sintètics, biocombustibles, etcètera, i, en aquest sentit, també s’obre a materials, per exemple, a compostos com pot ser el metanol, que el metanol, actualment, és un dels productes superutilitzats en la indústria i, a més, ara s’ha vist que es podrà utilitzar, que s’està utilitzant com a combustible de vaixells. Hi ha un projecte enorme de vaixells de contenidors que començaran a utilitzar metanol, doncs aquí també és fonamental fer-ho amb hidrogen verd. I després en sectors on potser no s’utilitzava tant l’hidrogen com a reductor, com pot ser en l’acer, on s’utilitzava sobretot CO, doncs ara, amb l’hidrogen verd, canviar-lo i començar a reduir i formar acers amb hidrogen. I el mateix a cimenteres. És a dir, hi ha moltíssims sectors industrials on cal començar a introduir l’hidrogen verd. I això està passant en l’actualitat, és a dir, a Espanya, en aquest sentit, sí que crec que estem ben posicionats, les empreses s’ho han pres seriosament i hi ha moltíssims projectes industrials amb hidrogen verd ja introduït als sectors. I després, se m’oblida que l’hidrogen també pot produir electricitat en una pila de combustible. Aleshores, aquest, potser, és el sector que és més fonamental, sobretot en mobilitat. És a dir, aquí funcionaria semblant a una bateria. Al final, tu tens un cotxe elèctric, però en lloc de ser una bateria que es carrega i es recarrega, el que tens és que tu introdueixes hidrogen, aquest hidrogen, amb oxigen de l’aire, es combinen i produeixen aigua i electricitat.
Aleshores, quan l’hidrogen se’t gasta, vas a una hidrogenera, que és com una estació de servei, poses hidrogen i segueixes. Això què és? Això és un avantatge. Hi ha cotxes de pila de combustible, que s’anomenen, que són elèctrics, però potser, és cert, que té un interès, sobretot per a càrregues grans i per a llargs trajectes. És a dir, jo crec que, en realitat, mai, en una ciutat, en un cotxe petit, utilitzarem hidrogen perquè, al final, les bateries, avui dia, estan molt optimitzades, se seguiran optimitzant, i per a curtes distàncies i pesos petits funcionen molt bé, però hi ha molts estudis on hi ha una mena d’encreuament entre càrrega i distància, hi ha un encreuament on comença a compensar posar hidrogen i no utilitzar bateries. Però, és clar, si tu tens un camió que duu molta càrrega, perquè aguanti més quilòmetres necessites posar més bateries, aleshores, al final, és massa pes. Aleshores, hi ha un punt en què en camions, en autobusos i en tres que no s’electrifiquen sí que compensarà, sens dubte, utilitzar piles de combustible i no utilitzar bateries i, per descomptat, deixar d’utilitzar combustibles que contaminen. Potser, a les cases, la idea, i jo crec que és així, és electrificar. És a dir, perquè tu, en una casa, en realitat, amb els models que hi ha ara i els sistemes que hi ha, per exemple, d’aerotèrmia, ja no té gaire sentit seguir utilitzant calderes. Jo crec que ara cal canviar el model a electrificar. En què podríem estar afectats en aquest sentit a casa? Doncs, és clar, a nosaltres ara ens sembla una fantasia, però tu, al final, tindràs, en principi, hauríem de tenir tots els panells solars, sobretot en un país com Espanya, i produir tota l’energia que utilitzem, produir-la nosaltres. Què passa? Que a les nits no tenim aquesta energia, aleshores, l’hem d’acumular i, idealment, hauríem de ser capaços d’acumular-la a les nostres cases.
Com es pot fer això? Amb bateries que avui dia encara són cares, i és el que et dic, depèn de quantes plaques solars tinguis, com de gran és la bateria? Aleshores, aquí sí que podria ser, en un futur, tenir un contenidor d’hidrogen, sempre a les teulades, a l’aire lliure, però sí que es podria tenir una mena de font en què tens a la teulada de casa una pila de combustible i tornes a produir electricitat. Des del meu punt de vista, a les cases, això té més sentit que introduir hidrogen per cremar-lo en una caldera. És per donar suport als sistemes elèctrics que posem. Perquè ja et dic que aquesta és la idea principal, i la idea és electrificar. És cert que, industrialment, sí, industrialment sí, sí que s’acabarà… La idea és que s’acabi intercanviant el metà o el gas que s’utilitza per hidrogen quan es necessiti cremar directament a nivell industrial. En tota la societat hi ha un canvi, un canvi en com ho tenim establert avui dia. El que passa és que nosaltres, potser, per a la nostra vida habitual, jo crec que ho notarem, sobretot, si n’arribem a acumular a casa en forma d’hidrogen que, si tenim tancs a la teulada, per descomptat, hauràs de tenir unes mesures de seguretat diferents d’ara, i jo això ho veig llunyà, però no ho veig impossible, i després, és cert que potser en el sector transport, en el sector transport, qualsevol persona que tingui relació amb el transport de material, etcètera, sí que haurà de canviar una mica… canvia una mica la idea, el paradigma. Tenim, de sobte, hidrogeneres, que has de posar un combustible al qual no estem acostumats. Però també aquí cal dir que, en primer lloc, l’hidrogen fa que s’utilitza moltíssims anys i és perillós, però és perillós com la resta de combustibles. Qualsevol cosa que té energia acumulada és perillosa. Simplement, ens hem d’adaptar amb els nivells de seguretat d’un combustible diferent que no estem acostumats a tractar amb ell.
I després també crec que és important per a la societat saber que tot això de deixar d’utilitzar fonts fòssils i de deixar d’emetre CO2, en el fons, ens afecta a tots de manera molt directa. És a dir, tot aquest tipus de materials i de… Doncs sí. És a dir, si menges una poma amb fertilitzants que no han emès CO2 en la producció d’aquest amoníac, doncs, és clar, això és un petit pas que anem fent tots com a societat cap a una descarbonització que és necessària per als nostres fills i per als nostres nets. És a dir, que jo crec que sí, que hem de ser tots conscients que, encara que no ho veiem, perquè la xarxa de l’energia, en realitat, això és un entramat en què hi ha moltes coses que no veiem, però sí que és un pas que hem de fer tots. Per tant, l’hidrogen verd, en realitat, el que ajudarà és a descarbonitzar moltíssims sectors. És a dir, d’una banda, ajudarà a descarbonitzar el sector del transport, que és un sector especialment difícil de descarbonitzar. De fet, potser, en els cotxes petits, és més fàcil, però com més gran et fas, és més difícil descarbonitzar, per tant, ajudarà a descarbonitzar el sector del transport, ajudarà molt a descarbonitzar el sector de la indústria, utilitzant aquest hidrogen verd en lloc dels hidrògens que contaminen en la seva producció, ajudarà a descarbonitzar el sector de la calefacció en general, és a dir, el sector sobretot en la calefacció, actualment, combinat amb metà, però el sector de la calefacció, potser, industrial, ajudarà a descarbonitzar… És a dir, tots els sectors, realment, tots els sectors del sistema energètic i moltíssims del sistema industrial canviaran. Canviaran a un model que no utilitza fonts fòssils o no utilitza carbó per aquesta producció d’energia.
És a dir, que l’hidrogen renovable, l’hidrogen verd ajudarà a descarbonitzar gairebé tots els sectors o els sectors del sistema energètic industrial, és a dir, tota la indústria com material o producte que s’utilitza per produir altres productes, començar a utilitzar el verd i deixar d’utilitzar els hidrògens que contaminen, en el sector del transport, que és importantíssim descarbonitzar-lo, descarbonitzarà també el sector de la calefacció, tant a la llar com a nivell industrial. És a dir, descarbonitzarà, al final, tots els sectors. I el que és més important, l’avantatge que té és que, no només és que estàs descarbonitzant, el que estàs fent és introduir les energies renovables dins de tots aquests sectors que, d’una altra manera, no es pot fer. I això és potser el punt que ho fa diferent d’altres maneres d’acumular les energies renovables, que d’aquesta manera les acumules i, a més, les utilitzes en moltíssims sectors i no té carbó. El principal avantatge de l’hidrogen és que, després, per produir energia en qualsevol de les seves formes, no produeix carbó perquè no té la molècula de carbó. Aleshores, no emetem CO2.
És a dir, encara n’hem d’augmentar l’eficiència, és a dir, sí, augmentar el contingut o la quantitat d’hidrogen que podem produir utilitzant la mateixa energia. Aleshores, en aquest sentit, per exemple, nosaltres treballem una mica en aquest tema. Cal millorar els sistemes, cal millorar el que nosaltres fem, que són els catalitzadors, que siguin més eficients, però jo crec que aquí… És clar, el boom de l’hidrogen i de l’electròlisi ha estat en dos anys, aleshores, és un camí massa curt, és a dir, hi ha molt a fer. Jo confio que hi haurà sistemes moltíssim més eficients que avui dia. I després existeixen molts tipus d’electròlisi i n’hi ha alguns, per exemple, com el d’alta temperatura que, en realitat, l’eficiència és pràcticament del 100%. El que passa és que, bé, l’has d’escalfar, has de treballar a temperatures molt altes, és a dir, hi ha sistemes diferents, més eficients, menys eficients, que utilitzen més materials crítics, menys, etcètera, i cadascun té els seus avantatges i els seus inconvenients. Però la investigació que estem fent en els últims anys en aquest tema és impressionant. Aleshores, això és per una banda, i després potser el cost de l’hidrogen, és clar, al costat de les fonts fòssils, en teoria, és molt més elevat. I de què depèn el cost? Doncs depèn moltíssim del preu de l’electricitat, de l’energia, de l’electricitat. Aleshores, si aconseguim que baixi el preu de les renovables, que ja està baixant moltíssim, doncs el preu de l’hidrogen verd serà molt més baix, i després depèn moltíssim també del que et deia, de l’electrolitzador en si. Com se n’abaixa el preu? Per descomptat, augmentant-ne l’eficiència, utilitzant materials més econòmics, però també amb una economia d’escala. És a dir, actualment, es produeixen molt pocs electrolitzadors. Aleshores, és clar, al final, és molt car produir cadascuna d’aquestes parts, però quan s’introdueixi realment en el sector industrial, com ja s’està fent o com es va fent a poc a poc, doncs aquest cost disminuirà, disminuirà molt.
És a dir, tot això està canviant a una velocitat rapidíssima. Una cosa que no ens podíem imaginar. I després, bé, la part de l’hidrogen, és cert que l’hidrogen com a combustible és perillós, però és perillós com qualsevol combustible. El que passa és que qualsevol combustible té unes peculiaritats. La peculiaritat de l’hidrogen és que és molt inflamable. És a dir, quan hi ha una espurna, alguna cosa que iniciï la seva combustió amb l’oxigen, surt una flama perillosíssima que no es pot apagar. I això és cert. És a dir, és un combustible i és perillós, però, d’altra banda, és superlleuger. Aleshores, marxa a tota velocitat, és una flama blava molt intensa que marxa i no la veus. Aleshores, és més o menys perillós que la benzina d’un cotxe que es queda a baix i es crema? Doncs és diferent. Aleshores, el que hem de fer és aconseguir uns dispositius de seguretat diferents dels que utilitzem avui dia per introduir un nou combustible a la nostra vida de manera més habitual. Perquè ja dic que, de tota manera, l’hidrogen no és nou. De fet, no és nou per a res. Industrialment, s’utilitza en moltíssimes indústries diferents. Aleshores, en realitat, no haurem d’aprendre aquests sistemes de seguretat, sinó introduir-los en diferents sectors.
"La clau de l'hidrogen verd és que el que fa és que introdueixes les energies renovables a molts sectors"
No me importa que sea hidrógeno verde, que sea captura de CO2, que sea eficiencia energética, que sea mejora de los procesos… Es decir, hay muchísimas cosas en las que todos nos tenemos que involucrar y realmente volcar, porque el cambio energético ya te digo que no es sólo del sector energético como tal, como un sector aislado que son solo las grandes empresas, es que el sector energético es la energía que utilizamos. Hay que hacer un cambio. No m’importa que sigui hidrogen verd, que sigui captura de CO2, que sigui eficiència energètica, que sigui millora dels processos… És a dir, hi ha moltíssimes coses en què tots ens hem d’involucrar i, realment, bolcar, perquè el canvi energètic ja et dic que no és només del sector energètic com a tal, com un sector aïllat que són només les grans empreses, el sector energètic és l’energia que utilitzem. Cal fer un canvi.
I, per descomptat, que hi hagi més inversió pública, és a dir, que es pensi realment a llarg termini com és d’important això, perquè si no, és molt difícil, és molt difícil que ens surtin… que la gent no es faci enrere i no marxi. Jo, per exemple, jo crec que és superimportant invertir en ciència. En el cas, per exemple, de la investigació que nosaltres fem, per mi queda clara la transferència. De fet, és un cas molt clar en què la gent es pot adonar de com és d’important invertir en ciència. Com he dit, el procés d’electròlisi, que és el que fem, encara és molt poc eficient, però està a nivell de laboratori. És a dir, nosaltres, en el laboratori, investiguem cada part del sistema que produeix hidrogen. Per tant, una petita millora en cadascuna d’aquestes parts és una millora d’eficiència directa en el dispositiu sencer que s’utilitza per generar hidrogen. I això una empresa no té la capacitat ni el coneixement per poder… O, bé, l’hauria de tenir si hi hagués investigació privada. Però, com que no n’hi ha, no tenen realment departaments on canviïn, com us he dit, on coneguin tant els materials per dir: “Si trec una mica de ferro i poso una mica de cobalt, augmentarà la transferència de l’oxigen”. És a dir, és necessari que algú entengui això perquè millori l’eficiència del procés. I, en aquest cas, a més, és molt directe. És a dir, tenim catalitzadors que són elèctrodes, que, canviant una mica d’un metall per un altre, n’augmenta l’eficiència, i això ho poses en un dispositiu i n’augmenta l’eficiència real. I tenim projectes amb empreses on començaran a utilitzar materials que aquests petits canvis milloren. Aleshores, en aquest cas, jo crec que és totalment clar que és necessari invertir en aquest primer procés, perquè si no, què faràs? Només canviar el dispositiu, l’aigua. No, no, has d’entendre realment com són els materials per dins. I això passa en tots els nivells de la ciència. És difícil entendre, que la gent entengui com és d’important la ciència bàsica. Com d’important és conèixer realment les coses…
Ha estat un plaer i m’has resolt moltes preguntes. Moltes gràcies per tot.