El empleo de la energía es sinónimo de bienestar y prosperidad, siendo esencial para el desarrollo del mundo moderno. Gestionar la creciente demanda de energía de forma segura y responsable con el medio ambiente será el reto de nuestra sociedad.
En este contexto, la UE ha fijado recientemente los objetivos de reducir las emisiones netas de gases de efecto invernadero en un 55% y alcanzar la neutralidad climática en 2030 y 2050, respectivamente. El agotamiento de los combustibles fósiles, el aumento del calentamiento global y la situación actual del comercio energético animan a encontrar tecnologías alternativas y viables de almacenamiento y suministro de energía.
Una solución disponible que contribuye a abordar estos retos es el uso del hidrógeno. El hidrógeno puede utilizarse como vector energético limpio, no solo impulsando la integración de las energías renovables en el sistema energético, sino también aumentando la tasa de descarbonización para aplicaciones finales en sectores industriales, movilidad, etc.
La investigación en el campo de los métodos de distribución, transporte y almacenamiento del hidrógeno es crucial para crear una infraestructura económica que permita transportar el hidrógeno desde las regiones donde se produce esta materia prima a bajo coste hasta las regiones donde se demanda. Por ello, el País Vasco está realizando una apuesta decidida por las tecnologías del hidrógeno, que se concreta en la publicación de la Estrategia Vasca del Hidrógeno, la creación de la iniciativa Corredor Vasco del Hidrógeno o el Foro del Sector del Hidrógeno celebrado por el Cluster Vasco de la Energía, entre otras iniciativas.
Transporte de hidrógeno
Cuando el hidrógeno no se utiliza en el punto de producción y es necesario transportar una gran cantidad a largas distancias (entre países o continentes), es preciso disponer de una infraestructura de distribución y transporte de hidrógeno.
En este escenario, los portadores orgánicos líquidos de hidrógeno (LOHC), como el amoníaco, constituyen una alternativa muy prometedora. Los LOHC se encuentran en estado líquido en condiciones ambientales y presentan propiedades similares a las de los combustibles fósiles. La tecnología de distribución de hidrógeno que emplea LOHC se basa en el proceso de hidrogenación-deshidrogenación. El procedimiento consiste en un proceso de hidrogenación (reacción exotérmica) de los LOHC en el lugar donde se produce el hidrógeno, y el transporte de este LOHC hidrogenado al lugar donde se necesita el hidrógeno. Allí, el hidrógeno se libera del LOHC hidrogenado mediante el denominado proceso de deshidrogenación (reacción endotérmica) listo para su uso en la aplicación deseada recuperando el LOHC deshidrogenado y cerrando el ciclo.
La principal ventaja de este sistema es la manipulación y el almacenamiento de los LOHC ricos en hidrógeno mediante procesos bien conocidos durante tiempos prolongados sin pérdidas de energía y su transporte utilizando la infraestructura existente basada en el petróleo y el gas. Sin embargo, el potencial futuro de las LOHC reside en proporcionar un almacenamiento de hidrógeno totalmente reversible mediante procesos catalíticos con una termodinámica y una cinética de hidrogenación favorables, con una disponibilidad a gran escala y manteniendo la compatibilidad con la infraestructura energética de combustibles existente para el uso práctico de estas moléculas en diversas aplicaciones.
Para desarrollar estos potenciales sistemas LOHCs, hay que tener en cuenta varios criterios:
- Características físicas: punto de fusión, punto de ebullición, estabilidad térmica, viscosidad y baja presión de vapor para facilitar el transporte.
- Reversibilidad en las reacciones de hidrogenación y deshidrogenación.
- Capacidad de almacenamiento de H2 en peso
- Respetuoso con el medio ambiente, sostenible, no tóxico y seguro
Aunque actualmente se está trabajando con LOHC, como los hidrocarburos aromáticos, como moléculas de almacenamiento de hidrógeno magro, es necesario desarrollar LOHC nuevos y alternativos que puedan cumplir los requisitos citados anteriormente.
Proyecto EKARRIH2
En este contexto, recientemente se ha puesto en marcha en el País Vasco el proyecto EKARRIH2 en el marco de la financiación ELKARTEK del Gobierno Vasco (KK-2022/00089).
Uno de los objetivos clave del proyecto es desarrollar LOHCs avanzados adecuados para transportar grandes volúmenes de hidrógeno a largas distancias a costes competitivos y de una forma más ecológica, sostenible y segura mejorando el posicionamiento científico, tecnológico y comercial de la Red Vasca de Ciencia y Tecnología y de las empresas vascas del sector del hidrógeno.
En el proyecto EKARRIH2 se desarrollarán diferentes tipos de LOHCs con baja toxicidad, libres de CO2 en el ciclo, con alta densidad gravimétrica de hidrógeno y baja degradación durante los ciclos de hidrogenación/deshidrogenación. Además del desarrollo de LOHCs novedosos, el consorcio también está trabajando en el prototipado y diseño de diferentes reactores de hidrogenación/deshidrogenación a escala de laboratorio basados tanto en reactores termocatalíticos como electroquímicos.
LOHC basados en líquidos iónicos
CIC energiGUNE ha contribuido al proyecto EKARRIH2 de desarrollo de nuevos líquidos iónicos (LI) para su uso como LOHC. Los líquidos iónicos han sido objeto de gran atención debido a sus extraordinarias propiedades y prometedoras posibilidades en una amplia gama de aplicaciones. El uso de ILs para el almacenamiento de hidrógeno es prácticamente desconocido y por lo tanto proporciona una buena oportunidad para ampliar el campo de aplicación de los ILs y desarrollar LOHCs alternativos a los descritos en la literatura.
El objetivo es diseñar Líquidos Iónicos con capacidades gravimétricas teóricas de hidrógeno cercanas al 2-4%, con alta estabilidad térmica y química en presencia de H2, así como su ensayo en reactores de hidrogenación-deshidrogenación.
El desarrollo de LOHC basadas en IL se basa en las notables propiedades inherentes a las IL, como la polaridad, viscosidad y conductividad ajustables, la presión de vapor despreciable y la estabilidad física y química. Estas propiedades son muy interesantes para el desarrollo de las LOHC basadas en IL, que podrían cumplir las condiciones necesarias en los procesos de hidrogenación-deshidrogenación.
EKARRIH2 está coordinado por TECNALIA y cuenta con la participación de otros seis socios incluidos en la Red Vasca de Ciencia, Tecnología e Innovación: CIC energiGUNE, CIDETEC, PETRONOR INNOVACIÓN, TEKNIKER, UPV/EHU y CLUSTER VASCO DE ENERGÍA. El proyecto está financiado por el Departamento de Desarrollo Económico, Sostenibilidad y Medio Ambiente del Gobierno Vasco dentro del programa ELKARTEK 2022 (KK-2022/00089).
Si quiere saber más sobre el proyecto EKARRIH2, visite la web oficial y manténgase al día de nuestras últimas noticias visitando nuestro blog.
