Tot indica que la gran esperança del Green New Deal està posada en la producció d’hidrogen. Davant la imminent manca de combustibles fòssils (derivats del petroli i gas natural) i les tensions geopolítiques existents a dia d’avui per al seu comerç, el estats han vist en l’hidrogen una possible solució a la demanda d’energia que hi ha a la indústria i que amenaça de paralitzar l’economia.
L’hidrogen verd
L’aposta és aparentment senzilla i molt atractiva. L’aigua, com tothom sap, és un compost químic format per hidrogen i oxigen de gran estabilitat en condicions estàndard (a pressió atmosfèrica i 25ºC) i, en termes generals, en les condicions que trobem gairebé arreu del planeta. La seua estabilitat és la responsable de la seua gran abundància a la Terra.
Des del punt de vista químic podem fer una aproximació a l’abundància de les substàncies que trobem al planeta en funció de la seua estabilitat. La qüestió és simple, si una substància no és estable de seguida en troba una altra amb qui reaccionar i donar lloc a un compost més estable. Aquest, com a conseqüència de la seua estabilitat, s’acaba acumulant, car no té capacitat de reaccionar amb ningú massivament (això no vol dir que no ho puga fer i que ho faça en determinades condicions).
Això explica perquè no trobem hidrogen en estat elemental (H) ni tan sols en la forma de molècula diatòmica (H2). Aquesta molècula és molt reactiva (molt inestable) i ràpidament troba amb qui combinar-se per formar hidrurs metàl·lics (si troba metalls) o aigua (si troba oxigen). En el cas del segon és molt abundant a l’atmosfera terrestre (un 21% aproximadament) i el producte final és molt estable, l’aigua. Aquest procés, a més allibera una gran quantitat d’energia: 241,8 kJ/mol en fase gas, el que és equivalent a 3,73 kWh/kg. És a dir, en la producció d’un kg d’aigua s’obtenen 3,73kWh. SI ho referenciem a l’hidrogen, podem dir que d’un kg d’hidrogen podem obtenir 33,58 kWh. Cal dir que això és sobre el paper, lògicament hi ha pèrdues i no es pot aprofitar el 100% de l’energia alliberada en el procès. Malgrat tot, és una autèntica barbaritat.
L’electròlisi
Però com ho fem això? Com podem aprofitar aquesta energia si no trobem hidrogen molecular a la naturalesa? Ací és on entren en joc les energies renovables.
Des del punt de vista de la termoquímica, si la reacció química 2H2 + O2 -> 2H2O allibera energia, el procès contrari, la dissociació de l’aigua (electròlisi), n’haurà d’absorbir (consumir) 2H2O -> 2H2 + O2. L’energia necessària és la mateixa que en el procès de formació de l’aigua 241,8 kJ/mol). Quin és el pla, doncs?
La jugada és la següent: aconseguir amb fonts renovables l’energia necessària per a dissociar l’aigua i així aconseguir l’hidrogen. Emmagatzemar-lo i distribuir-lo allà on siga necessari. Provocar la reacció de l’hidrogen amb l’oxigen, obtenir novament aigua i recuperar l’energia invertida al primer pas. Bonic, no? Si no fos perquè tots aquest passos tenen nombrosos inconvenients.
El conte de la lletera
En primer lloc necessitem una gran quantitat d’energia per a dissociar l’aigua. Energia que es preveu obtenir de fonts renovables (centrals eòliques i fotovoltaiques). Aquesta energia s’ha de transportar fins el punt on provocarem l’electròlisi. Cal molta aigua de qualitat per al procès. I, finalment, cal emmagatzemar i transportar una substància tremendament reactiva fins el punt de consum.
Cadascun d’aquest passos requereix de grans quantitats d’energia més enllà de l’estrictament necessària per a l’electròlisi, que ja és gran de per sí. Perquè ens fem una idea, la rendibilitat és molt baixa. A la figura següent es mostra una comparativa entre el motor elèctric i el de la pila d’hidrogen.
Els resultats són molt preocupants perquè això implica que es necessita 4 vegades la potència instal·lada en renovables respecte la potència final consumida. Però no només 4 vegades, perquè les renovables, com bé sabem, són intermitents, de manera que caldrà preveure-ho i sobredimensionar aquestes instal·lacions.
S’està creant un monstre
Això explica el boom de projectes renovables arreu i en particular a les comarques de Castelló. D’una banda hi ha la BP que ha decidit apostar per l’hidrogen verd i invertir en la planta que té al Grau de Castelló per a construir un electrolitzador capaç de produir 200 MW a finals de 2027 i fins a 2GW en un futur proper. Per l’altra banda hi ha el sector ceràmic que vol desprendre’s del gas natural i necessita urgentment una alternativa energètica de baix cost (de baix cost?) i altres sectors com ara la producció d’amoníac per a fertilitzants que també es troben en la mateixa casuística, depenen del gas i en volen fugir.
En poques paraules, s’està arrasant amb l’interior per a salvar una economia basada en el creixement i que mira d’agafar-se a un ferro roent abans de sucumbir davant l’evidència: s’ha de canviar el model econòmic. I dic això d’agafar-se a un ferro roent perquè el mateix IPCC reconeixia a l’informe del Grup III que es va filtrar que la tecnologia associada a l’hidrogen encara estava poc madura (molt verda, diguem, i no en el sentit que li volen donar els que s’hi encomanen) i els costos són enormes, inassumibles sense finançament públic. No és d’estranyar, doncs, que la transició ecològica ens l’estiguen venent en aquests termes. Una aposta cega en un model energètic que comporta uns costos econòmics i mediambientals que poden ser irreparables en molts casos.
I l’aigua?
Finalment queda una qüestió per resoldre i sobre la que sovint es passa de puntetes. Un electrolitzador necessita aigua de qualitat i en grans quantitats. I això en un context de sequeres i en sovint en zones amb una pressió hídrica molt gran per la demanda d’altres sectors com l’agricultura o la mateixa indústria.
Es calcula que es necessiten de l’ordre de 60 a 90 litres d’aigua de qualitat per a produir un kg d’hidrogen (Font). La química ens diu que se’n necessiten 9 (car aquesta raó estequiomètrica), però la realitat ens fa saber que en cal molta més per a altres aspectes derivats de tot el procès industrial (refrigeracions, etc..).
En el cas de l’electrolitzador de la BP a Castelló, per al 2027 té previst la generació de 31.200 tones d’hidrogen anuals (Font), el que equival a 1,87 hm3 d’aigua (considerant una ràtio de 60 L H2O/kg H2). Quan estiga el projecte acabat i tinga una capacitat de producció de 2 GW les xifres s’hauran de multiplicar per 10, per tant pujaran a 18,7 hm3. Perquè ens fem una idea del que suposa això, aquest volum és equivalent a la capacitat de l’embassament de M. Cristina a la rambla de la Viuda (afluent del riu Millars) o, en termes de consum, podem comparar-ho amb el que es subministra a la ciutat de Castelló anualment, uns 16,8 hm3 (calculat a partir de dades obtingudes ací).
Així que l’hidrogen presenta molts més problemes que els derivats de la seua manipulació i transport, té una dependència altíssima no només d’un subministrament estratosfèric d’energia elèctrica sinó que també afegeix pressió al sector de l’aigua. I això, en un context de canvi climàtic i a l’àrea mediterrània, no és un problema menor.