Hidrógeno y agua de mar

Estoy casi seguro que todos los que me leen habrán oído o leído recientemente (incluso en este Blog) términos como hidrógeno verde, economía basada en el hidrógeno o cosas similares como propuesta para descarbonizar el planeta o, lo que es lo mismo, dejar de emitir CO2 como consecuencia de quemar combustible fósiles. Y que, para conseguir ese objetivo, necesitaríamos grandes cantidades de hidrógeno que se pretenden obtener mediante los llamados electrolizadores, dispositivos que descomponen el agua para dar, exclusivamente, oxígeno e hidrógeno.

Supongo que también sabrán que ese proceso consume mucha energía que, para que el hidrógeno así obtenido pueda denominarse verde, la hemos de sacar de alguna fuente que no produzca CO2 (eólica, fotovoltaica, hidroeléctrica e incluso, y no sin debate, nuclear). Hoy por hoy, el hidrógeno verde supone menos del 5% de la producción mundial (90MM de toneladas) de este gas. El resto se obtiene a partir de metano y genera CO2 en su producción por lo que se le suele adjetivar como marrón.

Pero lo que no se suele contar con tanta insistencia es que para llevar a cabo la descomposición (electrolisis) del agua, lo primero que se necesita es agua de una extraordinaria pureza. Para ser más exactos, los llamados electrolizadores de intercambio de protones, que parece que dominarán el futuro mercado, necesitan agua con contenidos en sales inferiores a los microgramos por litro y sin prácticamente materia orgánica. Si no es así, el asunto se complica, las instalaciones pueden dañarse con cierta rapidez y el hidrógeno que se genera puede no ser tan puro como es deseable.

Con estas premisas, la idea que se va imponiendo es que, dado que necesitamos usar energía de fuentes como las arriba mencionadas, mucho del hidrógeno que se produzca en el futuro estará en zonas con alto grado de insolación o con regímenes de vientos importantes. Lo cual implica que, en muchos casos, esas instalaciones tienen muchas probabilidades de instalarse en zonas de Oriente Próximo, la costa oeste americana, el Magreb, Sudáfrica, Australia o ciertas zonas del Oeste de China. Donde pocas fuentes de agua dulce hay.

Así que la solución aparentemente lógica es echar mano del agua de mar que, no en vano, constituye la reserva hídrica más importante de la Tierra ya que más del 70% de la superficie del planeta está ocupada por los océanos. Pero el agua de mar tiene en promedio más de 36 gramos por litro de diversas sales, sobre todo cloruro sódico o sal común, pero también contiene sales de magnesio, calcio o potasio. En definitiva, muy lejos de los requerimientos de agua ultrapura que necesitan los electrolizadores.

Sin meteros en muchas profundidades químicas, cuando se hace la electrolisis en presencia de la sal común del agua de mar se genera cloro que compite con la producción de oxígeno que se forma usando agua pura, lo cual complica el proceso de muchas maneras. Por otro lado, el calcio o el magnesio pueden depositarse en los electrodos necesarios para el proceso, haciendo que se deterioren rápidamente en su función.

En el momento actual, la idea que parece ir ganando terreno para obtener hidrógeno verde con los electrolizadores, es localizar en un mismo sitio geográfico, próximo al mar, generadores de energía verde que alimenten primero a una planta desaladora, basada en el proceso denominado ósmosis inversa (para saber más picar aquí), que produzca agua ultrapura. Esos mismos generadores de energía verde alimentarían, en segundo término, a los electrolizadores que descompondrían el agua proveniente de la desaladora, dando lugar al hidrógeno verde.

Sin embargo, a pesar de los inconvenientes arriba mencionados sobre electrolizar agua con contenido en sales, en los últimos quince años, está creciendo el número de artículos científicos dedicados a la llamada electrolisis directa del agua de mar, que pretende utilizarla sin necesidad de desaladora alguna. Para conseguir ese objetivo, se pretende usar una serie de aditivos y catalizadores que impidan el proceso que da lugar a la producción de cloro también mencionada. En estos mismos recientes años, se han patentado muchos de estos procesos y se están financiando muchos proyectos dedicados a ese fin, como el denominado COSAS (Controlling Oxygen Selectivity at Atomic Scale), de la investigadora asturiana afincada en el Centro de Física de Materiales de Donosti, Sara Barja.

Pero curioseando la bibliografía, me he encontrado artículos recientes e incluso informes del Foro Económico Mundial (los gurús de Davos) que cuestionan la viabilidad económica de esa electrolisis directa del agua. Argumentan que el paso previo de la desalinización del agua de mar supone una parte pequeña del costo de un complejo mixto que desale y electrolice y que ambas tecnologías (ósmosis inversa y electrolisis) son suficientemente maduras como para no tener la necesidad de invertir en la alternativa de la desalinización directa del agua de mar que, todavía, está en su infancia. Y que valdría más invertir ese dinero en mejorar algunos aspectos de la desalación poco deseados como, por ejemplo, el de qué hacer con el agua más concentrada en sal que inevitablemente se genera como subproducto y cuyo vertido al propio mar puede causar daños medioambientales.

A un servidor estos criterios puramente mercantilistas nunca le han convencido del todo y prefiero esperar a ver si, como consecuencia de estudios como el Sara, no se puede dar lugar a alguna “mutación” científica que suponga un avance sostenible en el uso del agua de mar para obtener hidrógeno. Tiempo hay, porque esto del hidrógeno verde no es para mañana por la tarde.

Y hablando del agua, mirad cómo tocaban en 2016 la Música Acuática de Haendel las chicas y chicos de la “cantera” de la Orquesta Sinfónica de Galicia bajo la batuta de Jorge Montes.