Plumas NCC | Del flogisto al hidrógeno verde

Por: Paola Gordon Luna (México-Panamá).

 

Desde tiempos remotos, se creía que cuatro raíces componían todo lo que somos y nos rodea: el fuego, el aire, la tierra y el agua. Más adelante (384 a.C. – 322 a.C.), estas raíces junto con el éter se les denominó elementos aristotélicos para explicar la composición de la materia.

A través de cientos de años, las teorías aristotélicas fueron sufriendo diversas modificaciones, como, por ejemplo, con Galileo Gallilei y  con la invención del telescopio que encontró que Aristóteles estaba equivocado; al observar la luna y descubrió que la perfección circular propia del quinto elemento de Aristóteles (éter) no existía. 

Más tarde, el alquimista Johann Becher postuló la teoría del flogisto para explicar el proceso químico de la combustión. Entre los principales defensores del flogisto estaba el médico Georg Ernst Stahl, quien defendía que todos los metales y en general todas las sustancias combustibles contenían una sustancia universal del fuego, que carece de peso, a la cual llamaba flogisto.

Con las investigaciones de Antoine Lavoisier se demostró que, en una reacción, la cantidad de materia siempre es la misma al final y al comienzo de la reacción, sentando las bases de la ley de la conservación de la materia, y con sus investigaciones de la composición del agua y la naturaleza de la combustión, refutó la teoría del flogisto y denominó oxígeno e hidrógeno a los componentes del agua. 

Hidrógeno

El término hidrógeno proviene del latín hydrogenium, y este del griego antiguo en donde hydro y genos se interpreta como productor de agua. El hidrógeno es el elemento más ligero de la tabla periódica, en condiciones normales se presenta en su forma molecular diatómica.

El hidrógeno forma compuestos con la mayoría de los elementos y está presente en el agua y en la mayoría de los compuestos orgánicos. Sin embargo, el hidrógeno gaseoso es poco abundante en la atmósfera de la Tierra y es producido por algunas bacterias y algas.

Mediante investigaciones posteriores, los científicos descubrieron que podían producir hidrógeno al añadir electricidad al agua y este hidrógeno podía ser utilizado como combustible para naves espaciales, vehículos y dirigibles.  No obstante, cabe aclarar que el hidrógeno no es una fuente de energía sino un portador de energía.

Aunque su utilización como combustible es conocida desde hace mucho tiempo, no es hasta ahora que se le está prestando más atención, por su versatilidad para transformarse en electricidad o combustible sintético sin emitir gases contaminantes durante su producción ni en su combustión.  

La producción de hidrógeno se clasifica actualmente en azul, verde y gris según qué tan limpia o no es su generación. Se habla de hidrógeno azul cuando se genera a partir del gas natural: hidrógeno gris cuando se genera a partir de combustibles no renovables como el carbón o petróleo; e hidrógeno verde cuando se genera a partir de fuentes renovables de energía como la energía solar o eólica. 

¿Por qué utilizar energía para producir hidrógeno, para luego utilizarlo como combustible?  La energía solar y eólica sigue siendo intermitente, por el contrario, el hidrógeno es relativamente fácil de almacenar y transportar, lo que permite su utilización posterior. 

Hidrógeno verde

La utilización del hidrógeno aumentó al emplearse en la industria aeroespacial en los años sesenta, la NASA lo utilizaba para generar electricidad en las cápsulas espaciales. El hidrógeno ha sido utilizado también como combustible de trenes, dirigibles y más recientemente de automóviles.

La mayor cantidad de hidrógeno se utiliza para la refinería y la producción de fertilizantes; sin embargo, el hidrógeno verde particularmente está ganando terreno por la reducción del costo de las energías renovables y ante la urgencia por reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.  

Frente a la necesidad de que los países cumplan con sus contribuciones nacionales determinadas y se logre mantener el calentamiento global en 1.5°C; se estima que la utilización del hidrógeno verde incremente aceleradamente en los próximos años. No obstante, con el incremento de la producción de hidrógeno verde, otras preocupaciones están emergiendo: como por ejemplo, si contamos con suficiente agua en algunas ciudades para producir la cantidad demandada de hidrógeno.

Y es que, por cada kilogramo de hidrógeno verde producido, se consumen 9 kilogramos de agua, y aunque mediante la combustión del hidrógeno se produce electricidad y agua, el agua no necesariamente regresa a la fuente de donde se obtuvo.  

La seguridad en el manejo del hidrógeno, la infraestructura de almacenamiento y transporte, el costo de las energías renovables para producirlo y la disponibilidad del agua y la competencia por su uso; son temas aún en discusión para generalizar el uso del hidrógeno verde en el mundo, especialmente cuando también hay otras alternativas energéticas como las baterías de litio. 

La producción de hidrógeno mediante la electrólisis del agua muestra una vez más el claro vínculo entre la energía y el agua, por lo que cualquier análisis de viabilidad debe considerar las oportunidades y limitaciones para ambos sectores.

Quizás en el futuro veamos empresas de agua y saneamiento que además de proveer servicios de potabilización, distribución y tratamiento de aguas, también provea hidrógeno para ser utilizado como combustible o tengamos empresas de energía que además de proveer servicios de electricidad, ofrezcan la prestación de los servicios de agua y saneamiento. 

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Pao­la Gor­don Luna es especialista en gestión de recursos naturales. Tiene estudios en Biología y en Manejo de Proyectos en la Universidad de Panamá y en la Universidad de Utah. Es Maestra en Ciencias en Manejo de Recursos Naturales por la Universidad de Guadalajara. Actualmente, en el Banco Interamericano de Desarrollo (BID) apoya a los gobiernos brindando asistencia técnica para mejorar el desempeño y la eficiencia de los sistemas de agua potable y desarrollar estrategias de planificación hídrica.