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Requerimientos de agua para producción de hidrógeno verde

CAMPODESTACADAESPAÑAVECINOS
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En el proceso de descarbonización de la sociedad en el que vivimos, el uso del hidrógeno puede ser uno de los elementos que ayude a mitigar los efectos del cambio climático. Siempre que lo que se produzca sea hidrógeno verde.

El hidrógeno verde es aquel en cuyo proceso de obtención mediante electrólisis del agua, se utiliza energía eléctrica procedente de fuentes renovables del tipo eólica o solar y por tanto no se generan emisiones de CO2 a la atmósfera en su proceso de fabricación.

Se puede producir hidrógeno por otros métodos, pero que conllevarían la emisión de gases de efecto invernadero a la atmósfera (hidrógeno gris) o la generación de residuos de larga permanencia como es el caso de utilización de la energía nuclear (hidrógeno rosa).

La utilización de hidrógeno de cualquier procedencia en la propulsión de vehículos, genera como residuo vapor de agua y por tanto no emite CO2 a la atmósfera.

El hidrógeno verde se obtiene descomponiendo la molécula de agua H20, mediante electrólisis de la misma, de la que obtendremos el Hidrógeno (H2) y el Oxígeno. Un proceso que no emite a la atmósfera gases de efecto invernadero. Siempre que la energía eléctrica necesaria para la hidrólisis (la descomposición de la molécula de agua) provenga de fuentes renovables. En el uso posterior de este hidrógeno no se darían emisiones de CO2 a la atmósfera como ya hemos visto.

La electrólisis de 1 litro de agua produce 0,1111 Kg de hidrógeno (H2) y 0,8889 kg de Oxígeno.

Para producir 1 kg de hidrógeno verde se necesitarían aproximadamente 9 l. de agua. Y, por tanto, para producir 1 t de hidrógeno verde se precisarían 9.000 l de agua.

No obstante, y según autores dado que el agua a hidrolizar habría de ser purificada con anterioridad, necesitaríamos algo más de agua sin purificar, es decir, la que obtenemos directamente de ríos, embalses o acuíferos subterráneos. Se estima entre 11 y 18 l de agua no purificada para obtener 1 kg de hidrógeno. Adoptando una posición conservadora de cautela, tomaremos una cifra media de 18 l de agua sin purificar, para producir 1 kg de hidrógeno o lo que es equivalente 18.000 l de agua para obtener 1 t de Hidrógeno.

¿Y el agua bruta necesaria para ser sometida a electrólisis una vez depurada, sería un factor limitante, ahora que estamos ante el cambio climático y parece que tendremos menos recursos hídricos?

Analicemos algunas hipótesis.

Suponiendo que en el año 2030 produjésemos la cuarta parte de las 500.000 t de hidrógeno que se usan actualmente, mediante métodos verdes, es decir 125.000 t, se necesitarían un total de 2,25 Hm3 de agua. Una cantidad perfectamente asumible sin ningún problema. Sería el agua necesaria para el abastecimiento urbano de una población de unos 24.657 habitantes con un consumo unitario de 250 l/hab.día.

Veamos otro supuesto que comportaría un mayor nivel de necesidades de agua.

Un vehículo tipo turismo necesita 29 kWh / 100 km equivalente a 0,9 kg de H2/100 km

Con datos de la DGT (Dirección General de Tráfico) del año 2019, había en España 10,9 Millones de turismos que utilizan gasolina y 13,5 Millones de vehículos que usan el gasóleo como combustible.

Suponiendo que todos ellos pasaran a moverse con hidrógeno (H2) y que realizaran un recorrido medio de 15.000 km anuales, las necesidades de agua a hidrolizar para obtener el hidrógeno necesario serían las siguientes, considerando que se necesitan como establecimos anteriormente 0,9 kg de H2/100 km y 18.000 l de agua para obtener 1 t de H2.

De acuerdo con los datos se necesitarían: 24.400.000 veh. x 15.000 km x 0,9 kg H2/100km = 3.294.000 t de H2.

Y de agua precisaríamos: 3.294.000 x 18.000 l/t x 10 -9 l/hm3 = 59,29 Hm3

 Esta cantidad de agua al año no serían en ningún caso un factor restrictivo para la obtención del hidrógeno preciso. Equivaldría a las necesidades de riego de 9.121 ha con una dotación de 6.500 m3/ha. En España se riegan unos 3,8 millones de hectáreas. O al consumo urbano de una ciudad de unos 653.041 habitantes que utilizaran 250 l/hab. día.

Por tanto, podemos concluir que en el caso de España el agua necesaria para producir hidrógeno verde no será en ningún caso un factor limitante. Considerando que el consumo total de agua en España está en el entorno de los 20.000 Hm3/año, las cantidades de agua que se necesitan en nuestros supuestos para producir hidrógeno verde, se encuentran en niveles muy por debajo de este consumo total.

Ahora habrá que trabajar e investigar en el desarrollo de las tecnologías de depuración del agua, tipos de electrolizadores, producción, almacenamiento, transporte y uso del hidrógeno, así como los efectos de las fugas de hidrógeno sobre la persistencia de otros gases de efecto invernadero en la atmósfera como el metano, para hacer al hidrógeno competitivo y viable de cara a una utilización generalizada del mismo.

Parece que el uso de hidrógeno verde es un camino que podría consolidarse como método de lucha contra el cambio climático, o de adaptación a la variabilidad climática en la que estamos inmersos. Esperemos investigaciones y acontecimientos.


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