Métodos de Producción de Hidrógeno
El hidrógeno puede ser un combustible versátil y puede producirse a través de procesos térmicos, procesos electrolíticos, procesos impulsados por energía solar y procesos biológicos.
Procesos Térmicos
– Reformado de gas natural
– Gasificación de carbón
– Gasificación de biomasa
– Reformado de combustibles líquidos
Las técnicas más prevalentes incluyen el reformado de gas natural, que implica la reformación a alta temperatura donde el vapor de agua reacciona con los combustibles de hidrocarburos para producir hidrógeno. Este método representa aproximadamente el 95% de la producción actual de hidrógeno y puede utilizar una variedad de fuentes de hidrocarburos, como gas natural, diésel, carbón gasificado o biomasa gasificada
Ejemplo de reacción química del proceso de reformado:
Reacción de reformado de metano y vapor de agua
CH4 + H2O (+ heat) → CO + 3H2
Reacción de cambio de gas de agua
CO + H2O → CO2 + H2 (+ pequeña cantidad de calor)
Aunque el reformado de gas natural es un método ampliamente utilizado para la producción de hidrógeno, tiene desventajas, como su intensidad energética y la producción de monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO2) como subproductos. De ninguna manera es una solución neutral en carbono, incluso si la combustión del hidrógeno en sí se considera "limpia".
Si bien los esfuerzos recientes se han centrado en aumentar la producción de hidrógeno, este ya es un gas industrial importante, con una producción anual dedicada de 70 millones de toneladas. También es un importante consumidor de combustibles fósiles a nivel mundial, ya que consume aproximadamente el 6% del suministro de gas natural y el 2% del suministro de carbón. La producción de hidrógeno a partir del reformado de gas natural y la gasificación del carbón generan emisiones sustanciales. Actualmente, la producción dedicada de hidrógeno emite 830 millones de toneladas de CO2, lo que representa más del 2% de las emisiones globales de CO2 de origen fósil.
Procesos Electrolíticos
La electrólisis es el proceso de separar el agua en oxígeno e hidrógeno utilizando electricidad. Esta reacción tiene lugar en una unidad llamada electrolizador.
Este proceso funciona al revés que una celda de combustible, creando hidrógeno a partir de moléculas de agua en lugar de utilizar la energía de las moléculas de hidrógeno.
Es importante tener en cuenta que la electricidad de la red actual no es la fuente ideal de electricidad para la electrólisis, ya que la mayoría de la electricidad se genera utilizando tecnologías que resultan en emisiones de gases de efecto invernadero y son intensivas en energía. Además, requiere mucha agua también. Si bien muchas propuestas sugieren el uso de agua del océano, que es abundante, tenemos problemas similares a los que tenemos con los procesos de desalinización. También puede llevar a una mayor industrialización de las áreas costeras y otros cuerpos de agua.
Procesos Impulsados por Energía Solar
Los procesos impulsados por energía solar utilizan la luz como catalizador para la producción de hidrógeno. Existen varias técnicas impulsadas por energía solar, incluyendo procesos fotobiológicos, fotoelectroquímicos y termoquímicos solares. Los procesos fotobiológicos utilizan la actividad fotosintética natural de bacterias y algas verdes para producir hidrógeno. Los procesos fotoelectroquímicos utilizan semiconductores especializados para separar el agua en hidrógeno y oxígeno. La producción solar termoquímica de hidrógeno emplea la energía solar concentrada para impulsar reacciones de división del agua, a menudo en conjunto con otras sustancias como óxidos metálicos.
Estos procesos aún están siendo investigados y no han podido ser escalados.
Procesos Biológicos
Los procesos biológicos involucran el uso de microorganismos como bacterias y microalgas para producir hidrógeno a través de reacciones biológicas. En la conversión de biomasa microbiana, los microorganismos descomponen la materia orgánica como la biomasa o las aguas residuales para generar hidrógeno. En los procesos fotobiológicos, los microorganismos utilizan la luz solar como fuente de energía para la producción de hidrógeno.
Estos procesos aún están siendo investigados y no han podido ser escalados.
