Cuando arde, ya sabes, sólo emite vapor de agua. Quizás por eso el hidrógeno podría ser la alternativa más saludable a los combustibles fósiles como el petróleo y el gas natural, responsables de la emisión de dióxido de carbono y del cambio climático. Esto si la producción de este "combustible verde" no fuera todavía difícil y costosa. Ahora, sin embargo, un grupo de científicos rusos ha encontrado una ingeniosa forma de extraer hidrógeno directamente de los depósitos de gas natural, explotando los mismos hidrocarburos que contienen grandes cantidades de este elemento a nivel molecular. Un proceso revolucionario que podría cambiar el rostro de la energía del futuro.
Vapor, catalizador y oxígeno: los ingredientes de la receta verde
Elena Mukhina, Ph.D., investigador principal de Skoltech en Moscú y líder del estudio publicado en Combustible (lo enlazo aqui), está orgulloso del resultado. "Todas las etapas del proceso se basan en tecnologías bien establecidas, que hasta ahora no habían sido adaptadas para la producción de hidrógeno a partir de yacimientos de gas reales", explica.
Hemos demostrado que nuestro enfoque puede ayudar a convertir los hidrocarburos en combustibles "verdes" en el entorno del yacimiento con una eficiencia de hasta el 45%. En el futuro, planeamos probar nuestro método en grandes yacimientos de gas.
Pero, ¿cómo funciona exactamente este proceso?
En primer lugar, se inyecta vapor y un catalizador en el pozo del yacimiento. Luego, el catalizador se utilizará para separar el hidrógeno de los componentes del gas natural. Con posterioridad, se bombea aire u oxígeno puro para encender el gas directamente en el depósito.
Con la ayuda de vapor y catalizador, el gas natural se quema y se convierte en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno. El dióxido de carbono que se forma a partir del monóxido de carbono queda atrapado en el depósito, sin contribuir al efecto invernadero.
En la última etapa, El hidrógeno se extrae del pozo a través de una membrana que bloquea otros productos de la combustión, dejando el monóxido de carbono y el dióxido de carbono atrapados permanentemente bajo tierra.
Hidrógeno de yacimientos de gas, pruebas de laboratorio: resultados prometedores
El equipo probó este proceso en reactores de laboratorio que simulaban el entorno real de un campo de gas. “Pusimos roca triturada en el reactor y luego bombeamos metano, el componente principal del gas natural, junto con vapor y catalizador, y luego oxígeno”, dice el investigador. "La presión dentro del reactor se mantuvo a un nivel típico de los yacimientos de gas, ochenta veces superior a la presión atmosférica".
A medida que avanzaba el experimento, el equipo analizó la composición de los gases en el reactor para evaluar la eficiencia de convertir metano en hidrógeno. Resultó que la mayor parte del hidrógeno, el 45% del volumen total de gas, se formó a 800°C con grandes cantidades de vapor inyectadas en el reactor.
Para que la reacción sea lo más eficiente posible, debería haber cuatro veces más vapor que gas natural. “Elegimos la temperatura de 800°C porque se puede alcanzar fácilmente en la combustión de gas natural y no es necesario mantenerla artificialmente”, explica el investigador.
La importancia de la roca: muchos yacimientos, muchos escenarios
El rendimiento de hidrógeno también depende de la composición de la roca. “Por ejemplo, en experimentos con alúmina porosa, el rendimiento de hidrógeno alcanzó el 55%”, señala el Dr. Mukhina.
La mayor eficiencia en este caso se explica por el hecho de que la alúmina es inerte, es decir, no reacciona con los elementos circundantes. La roca natural contiene otros minerales más activos que pueden reaccionar con los componentes de la mezcla de gases y afectar la producción de hidrógeno.
Esto significa que cada campo de gas tendrá características diferentes y requerirá un análisis cuidadoso antes de que este proceso pueda aplicarse a gran escala. Pero los resultados obtenidos hasta ahora son prometedores y allanan el camino hacia una nueva era de energía limpia.
Hacia un futuro del hidrógeno: desafíos y oportunidades
La transición de los combustibles fósiles al hidrógeno no será inmediata ni estará exenta de obstáculos. De lo contrario. Aún será necesario mucho trabajo de investigación y desarrollo para optimizar el proceso y adaptarlo a las diferentes condiciones de los campos de gas natural. Por no hablar de la infraestructura para el transporte y distribución de hidrógeno, que actualmente sigue siendo limitada.
El potencial de esta tecnología, sin embargo, es enorme. Si podemos producir hidrógeno verde a gran escala directamente en campos de gas, podríamos reducir drásticamente las emisiones de dióxido de carbono y frenar el cambio climático. El hidrógeno podría convertirse en una fuente de energía versátil y aplicable en muchos sectores, del transporte a la producción de electricidad.
El trabajo del equipo de Skolkovo es un paso importante en esta dirección. El hidrógeno extraído directamente de los depósitos de gas natural podría ser una carta de triunfo.
