El hidrógeno verde y la transición energética
María Retuerto
El hidrógeno verde y la transición energética
María Retuerto
Química e investigadora
Creando oportunidades
“Hay que vivir de manera más sostenible utilizando menos energía”
María Retuerto Química e investigadora
María Retuerto
Un nombre y un color pueden cambiar el futuro del sector energético y del planeta: el hidrógeno verde. Este compuesto, considerado “la energía del futuro”, es el objeto de estudio de la científica María Retuerto, que investiga para mejorar su eficiencia.”La clave del hidrógeno verde es que va a descarbonizar y que introduce las energías renovables en muchos sectores difíciles de electrificar”, asegura Retuerto.
Licenciada en Ciencias Químicas por la Universidad Complutense de Madrid, María Retuerto ha trabajado en diversos centros de investigación internacionales como la Universidad de Rutgers, en Estados Unidos y el Niels Bohr Institute, en Dinamarca. Actualmente, es Científica titular en el Consejo Superior de Investigaciones Científicas, CSIC, en el departamento de Energía y Química Sostenible del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica. Sus estudios sobre el hidrógeno verde le han valido el prestigioso premio para Mujeres en Ciencia de la UNESCO, que se otorga a las mujeres que han hecho importantes contribuciones al progreso científico.
Retuerto sigue trabajando desde su ámbito para combatir el cambio climático, pero sostiene: “La sociedad tiene que consumir de una manera mucho más responsable y mucho más sostenible”.
Transcripción
Es decir, es cómo funcionan todo este tipo de sistemas. En realidad, en las baterías es lo mismo, lo metes dentro del litio o el compuesto que sea, o sea, la energía eléctrica, la pasas a energía química y la almacenas ahí y entonces luego ese hidrógeno lo puedes utilizar en muchísimos sectores, que esa realmente es la gran ventaja del hidrógeno frente a otras maneras de acumular energía renovable. O sea, el resto de maneras, si tú lo piensas, en una batería, lo almacenas, pero luego solo puedes volver a convertirlo en electricidad. O sea, no tienes un combustible que luego pueda hacer diversas cosas. En realidad, lo que yo hago, que es eso, que es la electrolisis, es la manera más eficiente de producir el hidrógeno a partir de renovables. No es la única. O sea, tú puedes utilizar otras energías, puedes utilizar directamente energía térmica o energía… por ejemplo, fotones de luz. Lo que pasa es que la manera más eficiente, con diferencia, a día de hoy, de producir hidrógeno es mediante electrólisis, por electricidad. Por eso hay un boom tan grande en introducir la electrolisis a nivel industrial y estamos investigando tanta gente en el tema. De hecho, es importante comentar que el hidrógeno en realidad ya se utiliza desde hace muchos años. Lo que quizás es nuevo es lo que se llama hidrógeno verde o hidrógeno renovable. El hidrógeno verde o el hidrógeno renovable, que es este en el que todos tenemos tanto interés a día de hoy y que se va a introducir en el sector energético, ese es el hidrógeno que proviene de fuentes renovables, es decir, en principio, que se disocia la molécula de agua en hidrógeno y oxígeno, y ese es el hidrógeno verde que no contamina en su producción porque utiliza electricidad. Lo que pasa es que en realidad existen muchos tipos de hidrógenos que ya se utilizan muchísimo en la industria desde hace muchísimos años, que son el hidrógeno negro, el hidrógeno marrón, que es el que se produce a partir de fuentes fósiles. Sí, claro. Por ejemplo, en las refinerías, para los diferentes procesos de diésel, gasolina, etcétera, tú siempre necesitas algo de hidrógeno para reducir, para quitar oxígeno de ciertas moléculas, de ciertas cadenas. Entonces, ese hidrógeno verde, en principio, por ejemplo, en las refinerías, se forma in situ. Tú tienes metano, en principio, gas natural, también puedes de otras fuentes, petróleo, carbono. Pero bueno, la mayoría es a partir de gas natural. Tú tienes la molécula de gas natural de metano que es CH4 y lo que haces es que la oxidas y formas CO2 e hidrógeno. Claro, ese hidrógeno lo utilizas, pero el CO2 lo tiras a la atmósfera y por eso se llama negro o marrón. Y ese es el que se ha estado utilizando en el 90% del hidrógeno en la en la industria. Entonces, ese hidrógeno hay que dejar de usarlo. La siguiente opción es lo que se llama hidrógeno azul, que es lo mismo, pero capturas el CO2. Pero claro, la captura de CO2 no es todavía eficiente, perfecta ni funciona de maravilla. Entonces, aun así, tienes todavía muchas emisiones. Y esos serían quizás los hidrógenos que industrialmente se han estado utilizando en toda la industria química y ese es el hidrógeno que vamos a tener que cambiar por el verde en lo que es la industria química. Y luego también está el hidrógeno morado, que es el que se utiliza a partir de energía nuclear. Ese, en España, como no tenemos mucho nuclear, pues no tiene gran importancia, pero hay en países como en Francia que sí que le quieren dar un auge y lo quieren introducir un poco en la red de hidrógeno.
“Hemos de vivir de manera más sostenible y utilizando menos energía”
O sea, es nitrógeno más hidrógeno para dar amoniaco, si dejas de usar hidrógeno que contamina con hidrógeno verde, pues es una reducción de contaminación enorme, por ejemplo, para la producción de todo tipo de, como os he dicho, de combustibles. La idea es, en biorrefinerías donde empecemos a dejar de usar fuentes fósiles y empecemos a usar biomasa, pues además introducir este hidrógeno verde para formar combustibles sintéticos, biocombustibles, etc, y en ese sentido también se abre a materiales, por ejemplo, a compuestos como puede ser el metanol, que el metanol, a día de hoy, es uno de los productos superutilizados en la industria y además ahora se ha visto que se va a poder utilizar, que se está utilizando como combustible de barcos. Hay un proyecto enorme de barcos de contenedores que van a empezar a utilizar metanol, pues ahí también es fundamental hacerlo con hidrógeno verde. Y después en sectores donde a lo mejor no se utilizaba tanto el hidrógeno como reductor, como puede ser en el acero, donde se usaba sobre todo CO, pues ahora, con el hidrógeno verde, cambiarlo y empezar a reducir y formar aceros con hidrógeno. Y lo mismo en cementeras. O sea, hay muchísimos sectores industriales donde hay que empezar a introducir el hidrógeno verde. Y eso está pasando a día de hoy, es decir, en España, en ese sentido, sí que yo creo que vamos, estamos bien posicionados, las empresas se lo han tomado en serio y hay muchísimos proyectos industriales con hidrógeno verde ya introducido en los sectores. Y luego, se me olvida que el hidrógeno también puede producir electricidad en una pila de combustible. Entonces ese, quizás, es el sector que es más fundamental, sobre todo en movilidad. Es decir, ahí funcionaría parecido a una batería. Al final, tú tienes un coche eléctrico, pero en vez de ser una batería que se carga y se recarga, lo que tienes es que tú introduces hidrógeno, este hidrógeno, con oxígeno del aire, se combinan y producen agua y electricidad.
Entonces, cuando el hidrógeno se te gasta, te vas a una hidrogenera, que es como una estación de servicio, pones hidrógeno y sigues. Esto ¿qué es? Esto es una ventaja. Es una ventaja. Hay coches de pila de combustible, que se llaman, son eléctricos, pero quizás, es verdad, que tiene un interés, sobre todo para para cargas grandes y para largos trayectos. Es decir, yo no creo que, en realidad, en la vida, en una ciudad, en un coche pequeño, vayamos a utilizar hidrógeno, porque al final las baterías a día de hoy están muy optimizadas, se seguirán optimizando y para cortas distancias y pesos pequeños funcionan muy bien, pero hay muchos estudios donde hay como un cruce entre carga y distancia, hay un cruce donde empieza a compensar poner hidrógeno y no utilizar baterías. Porque claro, si tú tienes un camión que lleva mucha carga, para que aguante más kilómetros necesitas poner más baterías, entonces, al final, es demasiado peso. Entonces hay un punto que, en camiones, en autobuses y en trenes que no se electrifiquen sí que va a compensar, sin duda, utilizar pilas de combustible y no utilizar baterías y, por supuesto, dejar de utilizar combustibles que contaminen. Quizás, en las casas, la idea, y yo creo que es así, es electrificar. O sea, porque tú, en una casa, en realidad, con los modelos que hay ahora y los sistemas que hay, por ejemplo, de aerotermia, ya no tiene mucho sentido seguir utilizando calderas. Yo creo que ahora hay que cambiar el modelo a electrificar. ¿En qué podríamos estar afectados en ese sentido en casa? Pues claro, nosotros ahora nos parece una fantasía, pero tú al final vas a tener, en principio, deberíamos tener todos los paneles solares, sobre todo en un país como España, y producir, toda la energía que utilizamos, producirla nosotros. ¿Qué pasa? Que por las noches no tenemos esa energía, entonces tenemos que acumularla, e idealmente deberíamos ser capaces de acumularla en nuestras casas.
¿Cómo se puede hacer eso? Con baterías que a día de hoy todavía son caras y es lo que te digo, depende cuántas placas solares tengas, ¿cómo de grande es la batería? Entonces ahí sí que podría ser, en un futuro, tener un contenedor de hidrógeno, siempre en los tejados, al aire libre, pero sí que se podría tener como una fuente en la que tienes en el tejado de tu casa una pila de combustible y vuelves a producir electricidad. Desde mi punto de vista, en las casas, eso tiene más sentido que introducir hidrógeno para quemarlo en una caldera. Es como para apoyar a los sistemas eléctricos que pongamos. Porque ya te digo que esa es la idea principal y la idea es electrificar. Es verdad que industrialmente sí, industrialmente sí, sí que se acabará… La idea es que se acabe intercambiando el metano o el gas que se utiliza por hidrógeno cuando se necesite quemar directamente a nivel industrial. En toda la sociedad hay un cambio, hay un cambio en cómo lo tenemos establecido a día de hoy. Lo que pasa es que, nosotros, quizás, para nuestra vida habitual, yo creo que lo vamos a notar, sobre todo, si llegamos a acumular en casa en forma de hidrógeno, que, si tenemos tanques en el tejado, por supuesto vas a tener que tener unas medidas de seguridad diferentes a ahora, y yo eso lo veo lejano, pero no lo veo imposible, y luego, es verdad que quizás en el sector transporte, en el sector transporte, cualquier persona que tenga relación con el transporte de material, etc, sí que va a tener que cambiar un poco… cambia un poco la idea, el paradigma. Tenemos, de repente, hidrogeneras, que tienes que poner un combustible al que no estamos acostumbrados. Pero también aquí hay que decir que, lo primero, el hidrógeno se lleva utilizando muchísimos años y es peligroso, pero es peligroso como los demás combustibles. Cualquier cosa que tiene energía acumulada es peligrosa. Simplemente tenemos que adaptarnos con los niveles de seguridad de un combustible diferente que no estamos acostumbrados a tratar con él.
Y luego también creo que es importante para la sociedad saber que todo esto de dejar de utilizar fuentes fósiles y de dejar de emitir CO2 en el fondo nos afecta a todos de manera muy directa. O sea, todo este tipo de materiales y de… pues sí. O sea, si te comes una manzana con fertilizantes que no han emitido CO2 en la producción de este amoniaco, pues claro, eso es un pasito que vamos dando todos como sociedad hacia una descarbonización que es que es necesaria para nuestros hijos y para nuestros nietos. O sea, que yo creo que sí, que tenemos que ser todos conscientes de que, aunque no lo veamos, porque la red de la energía, en realidad, eso es un entramado en el que hay muchas cosas que no vemos, pero sí que es un paso que tenemos que hacer todos. Por tanto, el hidrógeno verde, en realidad, lo que va a ayudar es a descarbonizar muchísimos sectores. Es decir, por una parte, va a ayudar a descarbonizar el sector del transporte, que es un sector especialmente difícil de descarbonizar, de hecho, quizás, en los coches pequeños es más fácil, pero cuanto más grande te haces, es más difícil descarbonizar, con lo cual va a ayudar a descarbonizar el sector del transporte, va a ayudar mucho a descarbonizar el sector de la industria, utilizando este hidrógeno verde en lugar de los hidrógenos que contaminan en su producción, va a ayudar a descarbonizar el sector de la calefacción en general, es decir, el sector, sobre todo en la calefacción, a día de hoy, combinado con metano, pero el sector de la calefacción, quizás industrial, va a ayudar a descarbonizar… O sea, todos los sectores, realmente todos los sectores del sistema energético y muchísimos del sistema industrial van a cambiar. Van a cambiar a un modelo que no utiliza fuentes fósiles o no utiliza carbón para esta producción de energía.
Es decir, que el hidrógeno renovable, el hidrógeno verde va a ayudar a descarbonizar casi todos los sectores o los sectores del sistema energético industrial, es decir, toda la industria como material o producto que se utiliza para producir otros productos, empezar a usar el verde y dejar de usar los hidrógenos que contaminan, en el sector transporte, que es importantísimo descarbonizarlo, va a descarbonizar también el sector de la calefacción, tanto en el hogar como a nivel industrial. Es decir, va a descarbonizar al final todos los sectores. Y lo que es más importante, la ventaja que tiene es que, no solo es que estas descarbonizando, lo que estás haciendo es introducir las energías renovables dentro de todos esos sectores que de otra manera no se puede hacer. Y eso es quizás el punto que lo hace diferente a otras maneras de acumular las energías renovables, que de esta manera las acumulas y además las utilizas en muchísimos sectores y no tiene carbón. Es que la principal ventaja del hidrógeno es que, después, para producir energía en cualquiera de sus formas, no produce carbón porque no tiene la molécula de carbón. Entonces no emitimos CO2.
O sea, todavía tenemos que aumentar la eficiencia, es decir, sí, aumentar el contenido o la cantidad de hidrógeno que podemos producir utilizando la misma energía. Entonces, en ese sentido, por ejemplo, nosotros trabajamos un poco en ese tema. Hay que mejorar los sistemas, hay que mejorar lo que nosotros hacemos, que es los catalizadores, que sean más eficientes, pero yo creo que ahí… es que claro, el boom del hidrógeno y de la electrolisis ha sido en dos años, entonces es un camino demasiado corto, es decir, hay muchísimo que hacer. O sea, yo confío en que va a haber sistemas muchísimo más eficientes que a día de hoy. Y luego existen muchos tipos de electrolisis y hay algunos, por ejemplo, como el de alta temperatura, que en realidad la eficiencia es prácticamente del 100%. Lo que pasa es que bueno, lo tienes que calentar, tienes que trabajar a temperaturas muy altas, es decir, hay sistemas diferentes, más eficientes, menos eficientes, que utilizan más materiales críticos, menos, etcétera y cada uno tiene como sus ventajas y sus inconvenientes. Pero es que la investigación que estamos haciendo en los últimos años en ese tema es impresionante. Entonces eso es por una parte, y luego quizás el coste del hidrógeno, claro, al lado de las fuentes fósiles, en teoría, es mucho más elevado. Y ¿de qué depende el coste? Pues depende muchísimo del precio de la electricidad, de la energía, de la electricidad. Entonces, si conseguimos que baje el precio de las renovables, que ya está bajando muchísimo, pues el precio del hidrógeno verde será mucho más bajo y luego depende muchísimo también de lo que te decía, del electrolizador en sí. ¿Cómo se baja el precio? Por supuesto, aumentando la eficiencia, utilizando materiales más baratos, pero también con una economía de escala. Es decir, es que a día de hoy se producen muy pocos electrolizadores. Entonces, claro, al final es muy caro producir cada una de esas partes, pero en cuanto se introduzca realmente en el sector industrial, como ya se está haciendo o como se va haciendo poco a poco, pues ese coste disminuirá, disminuirá mucho.
Es decir, que todo eso está cambiando a una velocidad rapidísima. Una cosa que no nos podíamos imaginar. Y luego, bueno, la parte del hidrógeno es verdad que el hidrógeno como combustible es peligroso, pero es peligroso al igual que cualquier combustible. Lo que pasa es que cualquier combustible tiene unas peculiaridades. La peculiaridad del hidrógeno es que es muy inflamable. Es decir, en cuanto hay una chispa, algo que inicie su combustión con el oxígeno, sale una llama peligrosísima que no se puede apagar. Y eso es verdad. Es decir, es un combustible y es peligroso, pero por otra parte es superligero. Entonces se va a toda velocidad, es una llama azul muy intensa que se va y no la ves. Entonces ¿es más o menos peligroso que la gasolina de un coche que se queda abajo y se quema? Pues es diferente. Entonces lo que tenemos que hacer es hacernos a unos dispositivos de seguridad diferentes a los que utilizamos a día de hoy para introducir un nuevo combustible en nuestra vida de manera más habitual. Porque ya digo que de todas formas el hidrógeno no es nuevo. De hecho, no es nuevo para nada. Industrialmente se utiliza en muchísimas industrias diferentes. Entonces, en realidad no vamos a tener que aprender estos sistemas de seguridad, sino introducirlos en diferentes sectores.
“La clave del hidrógeno verde es que lo que hace es que introduces las energías renovables en muchos sectores”
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.
Y, por supuesto, que haya más inversión pública, o sea, que se piense realmente a largo plazo lo importante que es esto, porque si no es muy difícil, es muy difícil que nos salgan… que la gente no se eche para atrás y no se vaya. Yo, por ejemplo, yo creo que es súper importante invertir en ciencia. En el caso, por ejemplo, de la investigación que nosotros hacemos, para mí está clara la transferencia. De hecho, es un caso muy claro en el que la gente puede darse cuenta de lo importante que es invertir en ciencia. Como he dicho, el proceso de electrólisis, que es el que hacemos, todavía es muy poco eficiente, pero es que está a nivel de laboratorio. O sea, nosotros en el laboratorio investigamos cada parte del sistema que produce hidrógeno. Por tanto, una pequeña mejora en cada una de esas partes es una mejora de eficiencia directa en el dispositivo entero que se utiliza para generar hidrógeno. Y eso una empresa no tiene la capacidad ni el conocimiento para poder… O bueno, debería tenerlo si hubiera investigación privada. Pero como no hay, no tienen realmente departamentos donde cambien, como os he dicho, donde conozcan tanto los materiales como para decir es que si quito un poco de hierro y pongo un poco de cobalto va a aumentar la transferencia del oxígeno. Es decir, es necesario que alguien entienda eso para que mejore la eficiencia del proceso. Y en este caso además es que es muy directo. O sea, tenemos catalizadores que son electrodos, que, cambiando un poco de un metal por otro, aumenta la eficiencia y eso lo pones en un dispositivo y aumenta la eficiencia real. Y tenemos proyectos con empresas donde van a empezar a utilizar materiales que esos pequeños cambios mejoran. Entonces, en este caso yo creo que es totalmente claro que es necesario invertir en ese primer proceso, porque si no, ¿qué vas a hacer? Solo cambiar el dispositivo, el agua. No, no, tienes que entender realmente cómo son los materiales por dentro. Y eso pasa en todos los niveles de la ciencia. Es difícil entender, que la gente entienda lo importante que es la ciencia básica. Lo importante que es conocer realmente las cosas.
Ha sido un placer y me has resuelto muchas preguntas. Muchas gracias por todo.