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¿Una economía de hidrógeno libre de contaminación? No tan pronto
Piense en el hidrógeno, el combustible limpio del futuro. Se quema con oxígeno para producir vapor de agua, y solo vapor de agua, sin hollín, sin óxidos nitrosos, sin dióxido de carbono con su potencial efecto invernadero. En su mensaje sobre el estado de la Unión de enero, el presidente Bush anunció una nueva iniciativa importante. Propuso 1.200 millones de dólares en fondos de investigación que, según dijo, permitirían a Estados Unidos liderar el mundo en el desarrollo de automóviles limpios impulsados por hidrógeno. Estimulados por este nuevo apoyo federal, dijo Bush, nuestros científicos e ingenieros superarán los obstáculos para llevar estos autos del laboratorio a la sala de exhibición, de modo que el primer automóvil conducido por un niño nacido hoy pueda funcionar con hidrógeno y estar libre de contaminación. Su anuncio sorpresa recibió un aplauso entusiasta.
Ahora, aquí hay una visión más pesimista de la economía del hidrógeno: enormes minas a cielo abierto que dejan cicatrices en gran parte de Pensilvania, Illinois, Utah y Colorado. Cada año se vierten a la atmósfera miles de millones de toneladas de dióxido de carbono desde las instalaciones que producen hidrógeno mediante la quema de combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural.
¿Dónde está la verdad? Sin duda alguna, en algún punto intermedio, pero probablemente implique una gran quema de combustibles fósiles.
El hecho clave es este: el hidrógeno no es una fuente de energía. Es solo una forma de almacenarlo y transportarlo. Aunque el hidrógeno es el elemento más abundante en el Universo (y en la vecindad más inmediata, constituye el 90 por ciento de los átomos en el Sol y Júpiter), virtualmente no hay gas hidrógeno en la Tierra. Nuestra gravedad es tan débil que esencialmente todo nuestro hidrógeno primordial, excepto el que se unió a sí mismo en compuestos más pesados, escapó al espacio hace miles de millones de años. Por lo tanto, el combustible de hidrógeno debe fabricarse extrayéndolo del agua y el metano. Obtienes del combustible de hidrógeno solo la energía que pones en la extracción o de la quema de carbono en el proceso.
El agua se puede dividir en hidrógeno y oxígeno mediante corriente eléctrica, el proceso conocido como electrólisis. El calor simple también funcionará. Por encima de los 2700 C, el agua se descompone espontáneamente. En un incendio lo suficientemente caliente (por ejemplo, los incendios de pozos de petróleo de Kuwait), el agua se descompone y luego se recombina cuando se enfría por encima del pozo.
Pero dividir el agua es caro y no necesitamos el oxígeno. Hay una forma mucho más barata de producir hidrógeno: rociar vapor sobre carbones al rojo vivo y sale principalmente gas hidrógeno (40 por ciento) y monóxido de carbono (50 por ciento), una mezcla conocida apropiadamente como gas de agua. Es la forma menos costosa de producir hidrógeno. Desafortunadamente, el monóxido de carbono que se produce junto con él es muy venenoso. Para extraer el último bit de energía, el monóxido de carbono se puede quemar y eso lo convierte en dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero.
La producción de gas de agua comenzó en serio en la década de 1870. El otro gas manufacturado común en ese entonces era el gas de carbón, extraído del carbón bituminoso calentándolo en un ambiente libre de oxígeno. El gas de carbón se destinó a farolas y hogares, y la industria utilizó el gas de agua más peligroso. El gas de agua todavía se encuentra ampliamente en la fabricación de acero y en el llamado proceso Fisher-Tropsch, que se utiliza para fabricar gasolina y alcoholes sintéticos.
En la década de 1920, el descubrimiento de grandes reservas subterráneas de metano proporcionó una alternativa más barata al gas de carbón. Como no se fabricaba, se llamaba gas natural, nombre que todavía se utiliza en la actualidad. El metano también reemplazó al carbón para la producción de gas de agua. Al igual que con el carbón, la producción de hidrógeno a partir de metano produce abundante monóxido de carbono que, tras la combustión, se convierte en dióxido de carbono.
Pero las noticias no son del todo malas. Por la misma energía suministrada, la producción de hidrógeno a partir de metano arroja aproximadamente la mitad de dióxido de carbono a la atmósfera que la quema de combustibles fósiles. Eso se debe en gran parte a que las pilas de combustible a base de hidrógeno son más eficientes que los motores de combustión interna. Además, se están llevando a cabo serios programas de investigación para encontrar una forma de secuestrar el dióxido de carbono, ya sea que provenga de la producción de hidrógeno o de cualquier otro proceso que queme combustibles fósiles. Una solución barata podría ser enterrarlo en pozos de petróleo y gas agotados. Mi apuesta pesimista, sin embargo, es que el secuestro será caro. Los políticos optarán por arrojar dióxido de carbono a la atmósfera y pagar el precio oculto de la contaminación, en lugar de pedir al público que pague un precio por adelantado en el surtidor.
Aún así, el hidrógeno está lejos de ser un combustible de automóvil ideal. Incluso en su forma más densa (líquido), el hidrógeno tiene solo un tercio de la energía por litro que la gasolina. Si se almacena como gas comprimido a 300 atmósferas (una opción más práctica), entrega menos de una quinta parte de la energía por volumen que la gasolina. Una densidad de energía tan baja significa que el almacenamiento de combustible ocuparía mucho espacio en un automóvil impulsado por hidrógeno o, alternativamente, un tanque de combustible de tamaño modesto restringiría severamente la autonomía del vehículo entre repostajes. La tecnología que se está desarrollando para permitir presiones más altas haría que los coches de hidrógeno fueran más atractivos.
Las conocidas reservas estadounidenses de gas natural desaparecerán en unas pocas décadas, o antes si comenzamos a usarlo para automóviles. La suposición clave detrás del impulso de una economía del hidrógeno parece ser la creencia de que existen vastas reservas de gas natural por descubrir en los Estados Unidos y en todo el mundo. Pero incluso si esa creencia resulta errónea, siempre podemos volver a producir hidrógeno a partir del carbón; tenemos suficiente de eso para un siglo, si no nos importan las minas a cielo abierto.
Creo que la economía del hidrógeno es inevitable. Al parecer, también lo hacen los grandes inversores, que están instalando instalaciones portuarias para la futura importación de grandes cantidades de gas natural licuado.
También creo que el hidrógeno se producirá por el método más barato. A corto plazo, podríamos volver a la electrólisis, alimentada por electricidad de plantas nucleares. En este momento, la energía nuclear es cara, en gran parte, creo, debido a las regulaciones impulsadas por el riesgo percibido de radiactividad. Sin embargo, creo que el dióxido de carbono en la atmósfera ofrece una amenaza a largo plazo mucho mayor para el medio ambiente y la salud que las plantas de energía nuclear. Experimentamos los peligros de la energía nuclear en Chernobyl. Para la economía basada en el carbono, el equivalente de Chernobyl no es solo el calentamiento global; es la guerra. Vimos eso en Irak. Entonces, en general, prefiero el hidrógeno producido con energía nuclear al hidrógeno producido con metano.
Cuando la electricidad generada por energía solar se vuelve más barata que el gas natural o el carbón, podemos dejar los combustibles fósiles en el suelo y tener lo mejor de todos los mundos. La energía solar barata es inevitable y no tendremos que cubrir el estado de California con células solares para disfrutar de sus beneficios. En un kilómetro cuadrado de luz solar hay 1.000 megavatios de energía solar, el equivalente a una gran central nuclear. Incluso si solo el 10 o el 20 por ciento de la energía de la luz solar se extrae en forma de electricidad, el área de las células solares no será mucho mayor que la que dedicamos actualmente a las plantas nucleares, de gas o de carbón. La energía se puede almacenar por la noche (y durante los días nublados) en hidrógeno. Se acerca el futuro solar.
Crear una economía del hidrógeno es un buen objetivo. Pero a corto plazo, salvo un resurgimiento de la energía nuclear, la transición al hidrógeno probablemente significará una creciente dependencia del gas natural importado y la continua contaminación de la atmósfera con dióxido de carbono. A pesar del optimismo del presidente Bush, es muy poco probable que los primeros automóviles de los niños de hoy funcionen con hidrógeno de producción limpia. Pero tal vez los coches de sus hijos lo sean. Y a largo plazo, nuestro cambio al hidrógeno podría facilitar la transición a una economía de energía solar.