Hidrógeno modelado: 75 % de eficiencia y 99 % de captura de CO₂

El hidrógeno está llamado a descarbonizar las industrias que no pueden conectarse sin más a la red eléctrica: la industria pesada, la química y el refinado. El obstáculo es que producir hidrógeno bajo en carbono de forma eficiente y asequible sigue siendo difícil. Un equipo de la Universidad de Manchester, en colaboración con socios industriales, propone ahora una nueva vía sobre el papel: un proceso que captura la mayor parte de su propio dióxido de carbono mientras produce hidrógeno, y que se ha probado a dos escalas muy distintas.

El método se denomina reformado por bucle químico. Unos materiales sólidos transportadores de oxígeno hacen circular el oxígeno a través de una secuencia de reacciones, y esas reacciones generan calor. Ese calor impulsa la transformación del metano y del vapor de agua en gas de síntesis, una mezcla gaseosa que contiene hidrógeno. Como el proceso concentra y separa el CO₂ de forma inherente a lo largo del camino, el carbono sale ya aislado, listo para su almacenamiento o para su uso como materia prima en otras industrias. Los autores lo describen como una vía hacia lo que se denomina hidrógeno azul, es decir, hidrógeno producido a partir de gas natural con el dióxido de carbono capturado y no liberado.

Los investigadores modelaron dos casos: una planta de 2 MW para emplazamientos industriales descentralizados, que podría cubrir las necesidades eléctricas de unos 5.000 hogares medios si funcionara de forma continua, y una instalación de 600 MW adaptada a una gran demanda industrial, capaz de abastecer a unos 1,5 millones de hogares. En los diseños más avanzados, la eficiencia térmica modelada alcanza hasta el 75 %, mientras que se captura entre el 90 % y el 99 % de las emisiones de dióxido de carbono. En varios escenarios, el sistema también produce vapor excedentario que podría exportarse. En comparación con el reformado de metano con vapor con captura de carbono, el reformado autotérmico con captura de carbono y la producción mediante electrolizadores, el equipo constató que, en plantas de gran escala, el bucle químico podría superar al reformado convencional en indicadores clave de eficiencia, manteniendo al mismo tiempo tasas de captura muy elevadas.

Para una refinería o un clúster industrial, la cuestión práctica es si el proceso encaja en su emplazamiento, en sus necesidades de calor y en su suministro eléctrico. Los autores son prudentes en este punto: la mejor solución para el hidrógeno, escriben, dependerá de los sistemas energéticos locales, de las infraestructuras y de la política. Ven un posible papel durante la transición hacia una energía con menos carbono, en particular allí donde el calor industrial pueda integrarse y la electricidad baja en carbono siga siendo limitada. El estudio no indica ninguna fecha de puesta en marcha ni de despliegue industrial.

Lo que distingue este trabajo es su realismo. Los estudios anteriores solían examinar diseños idealizados, mientras que este incluye el funcionamiento de los reactores, el comportamiento de las válvulas, los requisitos de integración térmica y las consideraciones de seguridad. Eso hace que las cifras sean más útiles para los ingenieros, pero siguen siendo resultados de un modelo. Mientras una planta no funcione en estas condiciones, las cifras del 75 % y del 99 % describen lo que se espera que alcance el diseño.