La India, uno de los países más extensos y poblados, es líder mundial en la transición hacia energías limpias. En la búsqueda de descarbonizar su economía, creó la Misión Nacional de Hidrógeno Verde, con el objetivo de posicionarse como referente mundial en la producción y exportación de hidrógeno verde. Sus principales objetivos son incrementar la capacidad energética basada en fuentes no fósiles a 500 mil millones de vatios, cubrir la mitad de los requerimientos energéticos con fuentes de energía renovable, reducir en mil millones de toneladas las emisiones de carbono y disminuirlas al menos en un 45 %. Esta meta está fijada para el año 2030.
Se trata de uno de los planes más ambiciosos que un país ha planteado un país en términos de economía y medio ambiente, con lo cual se pretende atraer inversiones por 100 mil millones de dólares, crear 600 000 empleos y disminuir la dependencia de combustibles fósiles mediante el desarrollo de infraestructura, actividades de investigación y desarrollo (I+D), y proyectos piloto en sectores como acero, transporte y fertilizantes.
El hidrógeno verde es crucial para la transición energética global, dado que actúa como un portador de energía limpia que no emite gases de efecto invernadero, pues genera solo vapor de agua al utilizarse. Es clave para descarbonizar sectores difíciles de electrificar, como la industria pesada y el transporte marítimo y aéreo. Además, permite el almacenar energía renovable, lo que ayuda a superar su intermitencia. Fomenta la independencia energética, reduce la dependencia de combustibles fósiles y dinamiza la economía al generar empleo e innovación. Su adopción masiva es esencial para cumplir los objetivos climáticos y combatir el calentamiento global de manera efectiva.
Proceso de obtención del hidrógeno
El hidrógeno se produce típicamente mediante electrólisis; el agua se divide en hidrógeno y oxígeno usando electricidad proveniente de fuentes renovables. Sin embargo, existen métodos alternativos, incluidos procesos termoquímicos y biológicos para obtenerlo a partir de la biomasa. Este procedimiento implica la descomposición de desechos orgánicos en un biorreactor para generar un gas que luego se procesa para obtener hidrógeno. Los métodos termoquímicos, por su parte, implican someter la biomasa a ambientes con altas temperaturas y vapor; es decir, a más de 800 °C en un ambiente controlado, lo que provoca su descomposición térmica. Este proceso facilita la producción de un gas que puede contener hasta un 90 % de hidrógeno y monóxido de carbono que, en términos técnicos se explica como equimolar: la combinación del mismo número de moles (pesos moleculares en gramos) de dos o más compuestos.
El proceso de aprovechamiento de biomasa reduce de manera significativa la huella de carbono, dado que permite la captura y reutilización del CO₂ liberado durante los procesos de combustión. La biomasa ofrece una alternativa sostenible al uso de combustible fósil y contribuye a la reducción de gases de efecto invernadero, al tiempo que favorece los compromisos de descarbonización y el cumplimiento de varios de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS).
A diferencia de otras prácticas que pueden generar impactos ecológicos negativos como los monocultivos de palma aceitera para la obtención de biocombustible, la biomasa se presenta como una solución más limpia hacia la transición energética sostenible y de bajo impacto ambiental, lo que representa un avance en la creación de combustibles con menor huella de carbono que los derivados del petróleo.
El Gobierno nacional se ha propuesto como meta la eliminación de los combustibles fósiles. Por medio del plan Hoja de Ruta del Hidrógeno en Colombia, se traza un camino para fomentar el uso de este gas en el país para los próximos 30 años. El objetivo es fortalecer el desarrollo de la economía del hidrógeno y avanzar en la transición energética. En línea con este propósito, Ecopetrol planea construir una nueva planta de hidrógeno verde en su refinería de Cartagena, con una inversión de 28,5 millones de dólares. La fábrica producirá 800 toneladas de hidrógeno verde al año, lo que la posicionaría como la planta más grande de su tipo en América Latina. El hidrógeno clasificado por colores
Existen varios tipos de hidrógeno, clasificados según su origen y nivel de emisiones contaminantes, a través de una codificación por colores.
- Gris, café y negro: hidrógeno no renovable. El gris proviene del gas natural y es uno de los más contaminantes, debido a las altas emisiones de CO₂. El negro y el café se obtienen a partir de la gasificación del carbón y del lignito, respectivamente, un método que actualmente está en desuso salvo en China.
- Naranja, amarillo y blanco: hidrógeno experimental. El de color naranja se produce a partir de residuos de otros sectores; no evita la emisión de CO₂, pero permite su aprovechamiento. El amarillo captura y almacena CO₂. El blanco se encuentra de forma natural en depósitos subterráneos, pero aún no existen técnicas eficientes para su extracción.
- Verde, azul y rosa: hidrógeno sin emisiones. El azul es de gas natural reformado y captura el CO₂ para su almacenamiento. El rosa (también llamado magenta) usa energía nuclear en su proceso, con lo cual evita emisiones, pero genera residuos radiactivos difíciles de manejar. El verde es el más sostenible y se produce mediante electrólisis utilizando energías renovables o con la fermentación de residuos orgánicos. Su producción es limpia, aunque poco explorada.
En el artículo A Comprehensive Technical, Environmental, Economic, and Bibliometric Assessment of Hydrogen Production Through Biomass Gasification, Including Global and Brazilian Potentials, publicado en la revista Sustainability de la editorial científica MDPI (Multidisciplinary Digital Publishing Institute), se afirma que en la actualidad el mercado está dominado en su mayoría por los hidrógenos gris y azul, ambos obtenidos del gas natural, el primero sin captura de carbono y el segundo con ella, Se espera que la demanda de hidrógeno aumente de 52 a 82 millones de toneladas para 2050, por lo que serán necesarias investigaciones de nuevas fuentes que ofrezcan un mejor desempeño ambiental.
En este sentido, la gasificación de biomasa residual para la producción de hidrógeno a partir de gas de síntesis representa un alto potencial, debido a la abundante disponibilidad de material orgánico en el ámbito mundial. Esto la convierte en un proyecto de economía circular, dado que se reutilizan los insumos que anteriormente se desechaban para generar energía limpia. Universidades en pro de la transición energética.
La producción de hidrógeno verde a partir de biomasa se ha convertido en un campo de estudio esencial en diferentes instituciones académicas que articulan esfuerzos para investigar su viabilidad, optimizar procesos y desarrollar tecnologías innovadoras. Por medio de proyectos colaborativos, se propone evaluar el potencial de los residuos agrícolas como fuente de hidrógeno y enfrentar los desafíos técnicos y económicos de su implementación. Estos avances reafirman el rol protagónico de la academia en la construcción de un sistema energético más sostenible.
A propósito, Yuhan Arley Lenis Rodas, docente de Ciencias Térmicas del departamento de Ingeniería Mecánica de la Institución Universitaria Pascual Bravo, comentó: «En Colombia, el Gobierno Nacional está incentivando el uso de energías limpias, con un enfoque especial en el hidrógeno renovable. La biomasa se ve como una fuente viable para producir este hidrógeno verde, que puede integrarse en distintos sistemas energéticos convencionales. Por ejemplo, el hidrógeno de biomasa puede mezclarse con gas natural para calderas industriales, usarse en vehículos como combustible o incluso en motores diseñados para esto». Lenis es integrante de una investigación que se adelanta en la Institución titulada «Hidrógeno como vector energético: evaluación teórica y experimental de la producción de hidrógeno con captura de carbono a partir del uso de biomasa residual para aplicaciones domésticas e industriales», proyecto para el que se utilizan residuos agrícolas como la cascarilla de arroz, cáscara de banano, zocas de café y de mazorca, en el que se analiza cómo se comporta cada elemento.
Igualmente, el equipo también ha desarrollado un reactor de doble lecho para transformar biomasas heterogéneas mediante el proceso de gasificación. Este reactor asegura que la biomasa, incluso cuando se presenta en formas diferentes o en pedazos grandes, como las cáscaras y fibras de coco, pueda ser procesada al mismo tiempo sin requerir de dos reactores diferentes. En cuanto al uso del hidrógeno producido, el equipo se enfoca en su uso inmediato, como la combustión en estufas o quemadores. Actualmente estudian la viabilidad de su almacenamiento en estado sólido para su uso futuro: «El hidrógeno es visto como una pieza clave en la transición energética, especialmente en aplicaciones que no emiten dióxido de carbono en su uso final. Ya hemos desarrollado algunos prototipos y estamos trabajando en perfeccionarlos. Estamos en proceso de solicitar una patente para esta tecnología como parte de un proyecto que ya ha concluido con satisfacción, dejando resultados prometedores para su desarrollo futuro», comentó en entrevista Andrés David Morales Rojas, docente de la Institución Universitaria Pascual Bravo, quien hace parte de la iniciativa. Este estudio es un esfuerzo colaborativo que involucra a la Universidad de Antioquia, al ITM, a la Universidad de Medellín y a la Universidad Francisco de Paula Santander: «La institución ha aprovechado el conocimiento técnico y las capacidades instaladas en la región para evaluar el potencial de diversas biomasas residuales, tanto en Norte de Santander como en Antioquia, con el objetivo de producir gases ricos en hidrógeno. Además, esta iniciativa integra a estudiantes de maestría y pregrado, fortaleciendo su formación profesional», destacó Morales.
Además, se adelantan otros estudios en conjunto con instituciones educativas, como la Universidad de Antioquia y la Universidad Nacional, orientados a identificar el potencial del departamento de Antioquia para el desarrollo de energías renovables: solar, eólica, hídrica y biomasa, con el propósito de posicionar a la región como un referente en la producción de hidrógeno.
En este caso, el estudio no contempla experimentos de producción de hidrógeno, sino que se enfoca en elaboración de un inventario de los recursos renovables disponibles. Además, se analizan las zonas con mayor viabilidad para el desarrollo de parques eólicos y solares, así como el aprovechamiento de la biomasa residual de industrias como la del café y la caña de azúcar. Aunque el proyecto de biomasa tiene un gran potencial, los investigadores enfrentan desafíos relacionados con su viabilidad económica, debido a que la tecnología aún no es competitiva en el mercado energético. En ese escenario, muchas empresas prefieren vender su biomasa residual a fabricantes de aglomerados y empaques en lugar de utilizarla para producir energía. «A pesar de estos retos, la Institución Universitaria Pascual Bravo está comprometida con la creación de un inventario energético y en evaluar las tecnologías disponibles para el uso eficiente del hidrógeno en Antioquia, promoviendo un enfoque holístico en colaboración con entidades de Gobierno y otras instituciones», concluyó Morales. Existen otras iniciativas como la de la Universidad de La Sabana, en la que investigan la viabilidad económica y ambiental de producir hidrógeno verde derivado de residuos de caña de azúcar, plátano y maíz, así como en la Universidad Nacional trabajan en la identificación de etapas por optimizar durante la gasificación de la biomasa, mediante el uso de tallos de café como combustible en un proceso que utiliza tecnología de lecho fijo. En otras latitudes, la Universidad de Alicante trabaja en el emprendimiento BioENH2, con el que buscan generar, distribuir y almacenar el hidrógeno generado a partir de residuos para crear energía eléctrica. Por su parte, la Universidad de São Paulo (USP) que, en colaboración con Shell Brasil, Hytron, SENAI CETIQT y Raízen, lidera un proyecto para construir una planta piloto destinada a la conversión de bioetanol en hidrógeno verde mediante procesos de alta temperatura, para su aplicación en un automóvil y tres buses que circularán en la ciudad universitaria, lo que permitirá reducir las emisiones de CO₂ de la institución en un 77 %. El hidrógeno verde se perfila como un pilar fundamental en la transición hacia un modelo energético sostenible. Gracias a la articulación de esfuerzos entre la academia, el Estado y el sector empresarial, es posible avanzar en vías de minimizar impactos ambientales y optimizar su viabilidad económica. Si bien persisten desafíos por superar, los avances tecnológicos y el compromiso de algunas universidades e industrias confirman que el hidrógeno verde representa una alternativa idónea para reducir la dependencia de combustibles fósiles y avanzar hacia un futuro energético más limpio y resiliente.
