Informe especial: Dos meses a puro Hidrógeno

Por Lic. Martín Castiñeiras para NyT www.revistanyt.com.ar

A principios de junio se hizo la entrega oficial del estudio que concretó el Instituto Fraunhofer de Alemania sobre la factibilidad de la producción de este “combustible del futuro” en la provincia patagónica. La conclusión: “Río Negro puede ser pionera en Sudamérica en la Economía Verde del Hidrógeno”. Desde entonces, el Gobierno provincial organiza cada semana un ciclo de charlas donde reconocidos expertos analizan las bondades del Hidrógeno en sus múltiples aplicaciones, enfatizando la importancia de este vector energético como motor desarrollo y su aporte en la lucha contra el cambio climático.

El círculo virtuoso del Hidrógeno

El Ciclo fue inaugurado por el Ing. Nicolás Di Sbroiavacca y el Lic. Leónidas Osvaldo Girardin en representación de la Fundación Bariloche, institución que a fines de 2019 llevó a cabo el Primer Inventario Provincial de Gases de Efecto Invernadero en conjunto con la Secretaría de Ambiente y Cambio Climático de la Provincia. Compartiendo los resultados obtenidos, ambos señalaron que Río Negro representa aproximadamente el 1,6% de las emisiones nacionales calculadas y que éstas surgen en un 57% de la energía; un 33% de la agricultura, ganadería y usos del suelo; un 9% proviene de residuos; y un 1% de procesos industriales. Por su parte, el Dr. Juan Carlos Bolcich, Presidente de la Asociación Argentina de Hidrógeno (AAH), analizó la integración de las energías renovables y el Hidrógeno, a la que resumió como “un círculo virtuoso”. 

Al respecto, advirtió que Río Negro tiene un potencial extraordinario para la generación integrada de eólica, solar e hidroelectricidad, combinación que resulta especialmente útil si se piensa en las limitaciones que en forma aislada presenta cada una de estas fuentes. Asimismo explicó que el Hidrógeno permite almacenar pequeñas, grandes y muy grandes cantidades de energía y que, al utilizarse, sólo emite vapor de agua. Las propiedades del Hidrógeno verde -es decir, el generado por fuentes limpias- lo vuelven especialmente importante para la lucha contra el cambio climático. Esto cobra sentido si pensamos que casi el 88% de la oferta energética mundial está dada por combustibles fósiles.

Producción de Hidrógeno y su alianza con el carbono

La Dra. Fabiana Gennari, Jefa del Departamento Fisicoquímica de Materiales del CAB-CNEA, conceptualizó que el Hidrógeno es un vector energético en tanto no es una fuente primaria de energía sino, un medio para transportar y contener la energía del sol o del viento y disponer de ella en otros momentos de demanda sin depender de factores estacionales.

Su importancia como portador de energía responde a sus atractivas propiedades, entre las que se destaca su alta disponibilidad, al ser el elemento más abundante de la corteza terrestre, y su combustión limpia. En cuanto al almacenamiento del carbono, la experta precisó: “Una opción es capturarlo y reutilizarlo, volviéndolo aliado del hidrógeno: si diseño procesos específicos donde ambos se combinan es posible reciclar el CO2 y producir plásticos (que serían sumideros finales de dióxido de carbono), o fertilizantes y otros precursores de la industria química y combustibles”. Por otro lado, Liliana Mogni, Investigadora de la CNEA y el CONICET, recordó que la demanda mundial de Hidrógeno ronda los 70 millones de toneladas por año, cifra que está creciendo entre un 7% y un 10 % anualmente. En cuanto a su producción, subrayó que solo un 4% proviene de la electrólisis, proceso asociado a la ruptura de la molécula del agua que requiere de energía, que en el caso del Hidrógeno Verde proviene de fuentes renovables que no emiten gases de efecto invernadero: “El resultado es un hidrógeno muy puro”. Conversión energética, tecnologías del Hidrógeno y aguas residuales El Dr. Walter Triaca, Investigador Superior del CONICET, remarcó el rol del Hidrógeno como vector energético y sus funciones en la conversión electroquímica de energía: “En sistemas sostenibles de energía los dispositivos de conversión, tales como turbinas eólicas o convertidores solares, requieren almacenar y transportar esa energía para poder ser utilizada en los períodos de falta de viento o ausencia de luz.

Precisamente esa función la cumple la conversión electroquímica de energía con las tecnologías de Hidrógeno, las cuales permiten almacenar la energía de las fuentes primarias y equilibrar el desfasaje entre generación y consumo”. El experto explicó el ciclo del Hidrógeno y advirtió que se lo puede almacenar como gas, como líquido o como estructuras sólidas en hidruros metálicos y nanoestructuras de carbono, al tiempo que repasó la evolución de los autos eléctricos, concluyendo que el más avanzado a la fecha es el Toyota Mirai 2021. Por otra parte, la Dra. María Belén Prados, Investigadora Adjunta del CONICET en la CNEA, propuso un cambio de paradigma “desde el tratamiento de aguas residuales hacia el aprovechamiento de un recurso renovable”: “Identificando cuáles son los componentes principales de cada tipo de efluente puedo diseñar una estrategia para recuperar compuestos de interés y transformar esas aguas residuales en un recurso renovable”. “Las células -enfatizó- son las industrias más especializadas en convertir energía química en una forma de energía utilizable. Por ejemplo, hay bacterias que, producto de la degradación de compuestos orgánicos, generan Hidrógeno (electrólisis microbiana). Para eso, es necesario agregar un poco de energía extra que puede provenir de una fuente renovable o de una celda de combustible microbiano”.

Celdas de combustible

La Dra. Laura Baqué, Investigadora Adjunta del CONICET en el Instituto de Nanociencia y Nanotecnología y en el CAB, explicó que las celdas de combustible son los dispositivos que se usan para generar energía eléctrica a partir del Hidrógeno y repasó los distintos tipos de celdas que actualmente existen, las cuales fundamentalmente se diferencian por el tipo de reacción que en ellas ocurre. “¿Pero por qué hay tanto interés en que estas celdas funcionen a partir de combustible fósil?”, reflexionó la especialista. “Porque mientras preparamos toda la infraestructura para poder pasar a la Economía del Hidrógeno Verde -respondió-, hoy ya podemos avanzar al menos en usar los combustibles fósiles de una manera más eficiente”. La científica mostró ejemplos de aplicaciones de celdas de combustibles, entre las que resalta un automóvil desarrollado en Brasil y Japón por la marca Nissan (en etapa de demostración), en el que la celda de combustible alimenta una batería, y esa batería al motor. Posteriormente, el Dr. Arnaldo Visitin, Investigador Superior del CONICET, repasó que las principales ventajas del Hidrógeno radican en que es un combustible limpio, no contaminante, renovable y abundante: “Al ser usado como combustible recorre un ciclo cerrado que comienza y termina con el agua”.

Además, se refirió a las celdas de combustible complementando la primera ponencia y concluyendo que “sin dudas en Argentina podemos desarrollar esta tecnología”.

Baterías de litio e hidruros

El Dr. Visitin se refirió en otro encuentro al esquema de las baterías de iones de litio, tecnología que ha avanzado notablemente desde su descubrimiento en 1993, aunque aún restan puntos por optimizar. Durante su charla, el experto compartió la primicia de la firma de un Memorando de Entendimiento “para la ejecución del proyecto de diseño, instalación, configuración y puesta en funcionamiento de una planta de fabricación de celdas y baterías de Litio en la ciudad de La Plata”. Se trata de una iniciativa interministerial en la que participan el CONICET, el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación de la Nación, la empresa Y-TEC y otras instituciones.

El investigador también hizo referencia a los autos híbridos, explicando que la combinación de baterías de litio con el Hidrógeno constituye una alternativa muy interesante que la ciencia sigue optimizando con su avance. Posteriormente, el Dr. Gabriel Meyer, investigador principal CAB-CNEA y CONICET se enfocó en las aplicaciones tecnológicas de materiales que reaccionan con el Hidrógeno formando hidruros: “Si tengo un material sólido que puede reaccionar con Hidrógeno gaseoso es posible formar un nuevo compuesto, denominados hidruro, siempre y cuando la presión y la temperatura del material sean las adecuadas”. Estos materiales permiten almacenar Hidrógeno con poco peso y poco volumen. En el CAB, el Dr. Meyer y su grupo de trabajo hace tres décadas que vienen estudiando estos materiales y sus combinaciones con equipos que fueron diseñados por ellos mismos y que han compartido con otras instituciones nacionales e internacionales.

Hidrógeno sobre rieles

El Ing. en Telecomunicaciones Raúl Baridó, asesor ad-honorem de la Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE), remarcó la importancia del ferrocarril como motor de desarrollo social y económico y aseguró que “Río Negro es una provincia ferroviaria”. “En pos de la sanidad de la Tierra, los combustibles fósiles irán decreciendo, y el Hidrógeno surge como la principal alternativa”, advirtió. En efecto, Alemania ya cuenta con unidades ferroviarias que funcionan con pilas de combustible de Hidrógeno que hasta la fecha recorrieron en servicio comercial más de 200.000 km.

“La provincia de Río Negro ha hecho punta en la investigación científica y tecnológica. De este territorio han surgido las principales exportaciones de reactores nucleares, radares, satélites de comunicaciones y de observación de la Tierra. ¡¿Por qué no sumar a la tecnología del Hidrógeno?!”, reflexionó el orador. Por su parte, el Dr. Bolcich, presidente de la AAH, volvió a ser invitado como expositor para completar el sexto encuentro del Ciclo, proponiendo la idea de disponer de trenes de pasajeros con tracción eléctrica con generación a bordo. “El Hidrógeno puede accionar un grupo electrógeno a bordo y en un futuro de mediano o largo plazo emplear pilas de combustible con conversión directa que en baja potencia lograrían eficiencias más altas que los motores de combustión interna. Para potencias más grandes, para trenes de carga por ejemplo, creemos que la alternativa de generadores de electricidad a bordo va a ser una gran alternativa desde el punto de vista de los costos y disponibilidad”.

Esto permitiría desarrollar la cadena de valor del Hidrógeno porque se necesitaría infraestructura para instalar estaciones de producción, manejo y despacho de Hidrógeno en estaciones de tren.

Normalización en Tecnologías del Hidrógeno y Bio-Hidrógeno

El Ing. José Luis Aprea, Jefe de Tecnología e Ingeniería de la CNEA en la Planta Industrial de Agua Pesada (PIAP), hizo mención al Comité Técnico ISO TC 197, cuyo alcance hace referencia a la “normalización en el amplio campo de los sistemas y dispositivos para la producción, almacenaje, transporte, medida y utilización del Hidrógeno en todas sus formas”. “Actualmente, las normas publicadas cubren la gran mayoría de los aspectos vinculados con el Hidrógeno, siendo las más destacadas la IRAM ISO 14687, que refiere a las especificaciones del Hidrógeno y su calidad como tal, y la 15916 sobre las consideraciones básicas de seguridad del Hidrógeno. Las tecnologías van avanzando, y en paralelo también lo hacen las normativas”, enfatizó el expositor.

A continuación, la Dra. Carolina Bagnato, investigadora adjunta del CONICET en el Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable del CAB-CNEA explicó los dos métodos principales de producción de Hidrógeno con algas: uno a partir de la fotólisis directa del agua, cuyo resultado es la obtención de Hidrógeno gaseoso y biomasa algal; y otro que se desarrolla por fermentación de biomasa, donde intervienen bacterias. Como puntos positivos de estas tecnologías señaló que son amigables con el entorno; que el desarrollo de biomasa permitiría la mitigación de contaminantes y que el subproducto (biomasa algal residual) podría utilizarse para otros productos de interés que tanto en términos energéticos como económicos podrían subsidiar la producción de Hidrógeno con algas. “Es posible desplegar una estrategia para el tratamiento de efluentes y producir biomasa para la generación de biodiésel y Bio-Hidrógeno”, concluyó la experta. Cambio climático y crisis hídrica El 8° Jueves de Hidrógeno incluyó la ponencia de Fernando Frasseto, meteorólogo de la Autoridad Interjurisdiccional de Cuencas de los ríos Limay, Neuquén y Negro (AIC), quien se refirió a la Emergencia Hídrica que justamente declaró hace unos días la institución para la cual trabaja (AIC) en vistas del período de sequías que atraviesa la región: “Argentina y Sudamérica están viviendo esta situación de sequía que en rigor viene preparándose desde hace 15 años por un déficit en las precipitaciones cordilleranas”.

“Estamos en un escenario de sequía y de pronto nos encontramos con una tormenta severa, violenta con gran cantidad de agua en un corto lapso de tiempo que complica muchísimo los cultivos y trae consecuencias también en las ciudades”, alarmó Frasseto. Tras su exposición y las condiciones extremas que documentó, la urgencia de profundizar las estrategias frente a la lucha contra el cambio climático fue la conclusión obligada. Finalmente, Fernando Javier Curetti, presidente de la empresa Aguas Rionegrinas S.E. y Superintendente General del Departamento Provincial de Aguas (DPA), advirtió que “el cambio climático aumenta el riesgo hídrico, por lo que debemos enfocarnos más que nunca en mitigar sus consecuencias”.

Al respecto, concluyó: “Debemos lograr una mayor capacidad de regulación. Una mayor cantidad de embalses nos da mayor capacidad de maniobra para administrar tanto las sequías como también las crecidas. Otra cuestión importante es el cuidado del recurso, tratando los efluentes de manera adecuada a través de plantas de tratamiento que eviten efectos negativos en los cursos de agua y fomenten asimismo la reutilización de esos efluentes, muchas de ellas con el concepto de Vuelco Cero, aspecto en el que la Provincia está trabajando muy bien”.