No es ningún secreto. Si el hidrógeno verde quiere jugar un papel decisivo en el futuro y contribuir a la descarbonización de la economía, sobre todo en la industria pesada y el transporte de largo recorrido, dos sectores en los que más compleja pude resultar la electrificación, antes debe afrontar un desafío clave: abaratar costes. El reto no es sencillo. Ni menor. Su elevada factura, con una cotización que multiplica por ocho a la del gas natural, está llevando ya a algunas compañías a posponer el salto hacia las energías limpias y aplazar el adiós al combustible fósil.
De ahí que haya quien esté buscando formas de reducir su factura… abaratando incluso los dispositivos que se usan para generarlo.
Importante… ¿Y caro? Verde, azul, gris, rosa… El hidrógeno como tal es incoloro, pero en función de cómo lo obtenemos y de la huella medioambiental del proceso, le asignamos uno u otro "apellido" cromático. El marrón, por ejemplo, se consigue a través de la gasificación del carbón, lo que explica que durante su producción se libere CO2. El rosa, defendido con uñas y dientes por Francia, aprovecha la energía de las centrales nucleares.
En ese extenso arco cromático, el verde identifica a aquel hidrógeno que obtenemos a partir de la electrólisis del agua y el uso de energía generada con fuentes renovables, como la eólica o fotovoltaica. Hay quien está convencido de que es un aliado clave para descarbonizar sectores en los que la electrificación puede resultar más difícil, como la industria pesada o el transporte de largo radio, y lo cierto es que desde el sector se han dado pasos en esa dirección. El problema: el hidrógeno verde quizás sea limpio, pero también es caro. Muy caro.
¿Cómo de caro? Hace poco European Energy Echange (EEX) lanzó una herramienta que nos ayuda a responder esa cuestión: Hydrix, un índice de hidrógeno basado en el mercado y que actualiza de forma periódica con precios calculados en base a la oferta y demanda. Su último dato disponible se corresponde con la segunda semana de junio y sitúa el valor en 259,83 €/MWh, ligeramente por encima de los valores de las cinco semanas anteriores, cuando las estimaciones oscilaron más o menos entre 217 y 231 €/MWh.
Para comprender el dato viene bien echar un vistazo al Title Transfer Facility (TTF), referencia para el precio del gas natural en Europa. Su último dato sitúa su precio por debajo de 30 euros. Los valores no son inmutables, por supuesto, y está todavía reciente la escalada que experimentó el gas hace apenas un año, cuando el TTF se encaramó a los 340 €/MWh por la influencia de la guerra de Ucrania, pero lo cierto es que hoy el hidrógeno verde es bastante más caro que la alternativa fósil. Y eso ha llevado ya a alguna compañía a avisar de que no darán el salto a la opción renovable hasta que esta no sea "comercialmente competitiva".
¿Y cómo reducir los costes? Esa es la pregunta que se han hecho en el Korea Institute of Science and Technology (KIST), donde han decidido apostar por una estrategia peculiar: abaratar la factura de la producción de hidrógeno… abaratando a su vez las herramientas que se utilizan durante la electrólisis, que es la fase en la que se emplea corriente eléctrica para descomponer —con electrodos— la molécula de agua en oxígeno e hidrógeno.
Para lograrlo han decidido reducir la cantidad de metales raros que incorporan. "Debido al alto costo de producción de los dispositivos de electrólisis de agua la viabilidad económica el hidrógeno verde no ha sido muy alta —explica el KIST—. Sin embargo, el desarrollo de una tecnología que reduce drásticamente la cantidad de metales raros como el iridio y platino utilizados en los dispositivos con membranas de electrolitos poliméricos está abriendo el camino para reducir los costos de producción". Ambos metales figuran en la lista de minerales críticos elaborada el año pasado por la Agencia Internacional de la Energía, la IEA.
¿Cómo lo han logrado? Lo que han hecho Hyun S. Park, Sung Jong Yoo y el resto de sus colegas del KIST es desarrollar una tecnología que "reduce de forma significativa" la cantidad de platino e iridio que suele emplearse en los dispositivos utilizados para la electrólisis. El mérito de su propuesta es que ese ahorro lo han conseguido —garantizan desde el centro coreano— con un nivel de rendimiento y durabilidad parecidos a los que ofrecen los equipos convencionales.
"Los investigadores sustituyeron el metal precioso de la capa protectora del electrodo por nitruro de hierro de bajo coste que tiene una gran superficie y recubrieron uniformemente una pequeña cantidad de catalizador de iridio en la parte superior, lo que aumentó la eficiencia económica del dispositivo", zanja el KIST, que recuerda que habitualmente los aparatos de electrólisis incorporan oro, platino o iridio, metales con reservas y volúmenes de producción muy bajos. "Es un factor que dificulta la adopción de dispositivos de producción de hidrógeno".
¿Y más allá del laboratorio? Park explica que seguirán estudiando el rendimiento y durabilidad del electrodo, pero su deseo es ir más allá y trasladarlo a dispositivos comerciales "en un futuro próximo". "La reducción de la cantidad de catalizador de iridio y el desarrollo de materiales alternativos para la capa protectora de platino son esenciales para el uso económico y generalizado de dispositivos verdes de producción de hidrógeno con membrana de electrolito polimérico", resalta el profesor. Para él la clave está en el nitruro de hierro.
¿Son los únicos que trabajan en esa línea? No. En el Laboratorio Nacional Argonne, del Departamento de Energía de Estados Unidos, acaban de presentar un catalizador low cost para obtener hidrógeno limpio a partir del agua. Su objetivo es el mismo: reducir costes. Y para lograrlo han adoptado un enfoque muy similar al de Park y Yoo: aligerar la factura de los materiales empleados. "Un problema es que el catalizador del ánodo usa iridio, cuyo precio de mercado actual ronda los 5.000 dólares la onza. Su falta de suministro y coste suponen un obstáculo".
Por esa razón plantean un nuevo catalizador que incorpora como "ingrediente principal" el cobalto, más barato que el iridio. "Utilizando el catalizador a base de cobalto preparado por nuestro método se podría eliminar el principal cuello de botella del coste para producir hidrógeno limpio en un electrolizador", destaca Di-Jia Liu, químico de Argonne e investigador de la Escuela Pritzker.
Imagen de portada: Argonne National Laboratory
Ver 11 comentarios