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HABLEMOS DEL HIDRÓGENO
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El hidrógeno es el primer elemento de la tabla periódica. Es el más ligero que existe y en estado normal se encuentra en estado gaseoso. Es insípido, no tiene color ni olor. Es un compuesto químico que está constituido por un átomo formado por un potrón y un electrón. Ese es el reconocido H2.
Constituye el 75% de la materia del Universo, y como está compuesto por otros elementos como el oxígeno, no es un combustible que pueda tomarse directo de la naturaleza. Es decir, debe ser fabricado. Adentrémonos en el maravilloso mundo de este elemento
¿Qué es y cómo está compuesto?
El átomo de hidrógeno de símbolo (H) está constituido por un núcleo de unidad de carga positiva y un solo electrón, como dijimos con anterioridad. Su número atómico es 1 y tiene un peso atómico de 1.00797. Constituye toda la materia orgánica y es uno de los principales componentes del agua.
El hidrógeno tiene tres isótopos: el potio (de masa 1), que se encuentra en más del 99% del elemento natural; el deuterio (de masa 2), se encuentra en la naturaleza en aproximadamente un 0.02%; y el tritio (de masa 3), el cual aparece en cantidades muy pequeñas también de la naturaleza, con la diferencia que puede producirse artificialmente a través de diferentes reacciones nucleares.
Historia del hidrógeno
La palabra hidrógeno proviene del griego “hydro” que significa agua, y “genos”, que significa generador. En conjunto su nombre significa “generador de agua”. Así fue bautizado por Antoine Lavoisier. Sin embargo, cabe acotar que el H2 fue descubierto de una manera interesante por varios científicos y un trabajo arduo:
El agua será el carbón del futuro
El escritor Julio Verne dijo en una de sus novelas lo que para muchos hoy es una predicción casi cumplida: “Creo que un día el agua será un carburante, que el hidrógeno y el oxígeno que la constituyen, utilizados solos o conjuntamente, proporcionarán una fuente inagotable de energía y de luz, con una intensidad que el carbón no puede; que dado que las reservas de carbón se agotarán, nos calentaremos gracias al agua. El agua será el carbón del futuro“.
Como dato curioso, es realmente atractivo conocer, que el hidrógeno no tenía una ubicación en las tablas periódicas de los años 30. Esto fue en evolución. En la tabla propuesta por Seaborg, el hidrógeno encabezó dos grupos: el grupo 1de los metales alcalinos y el grupo 17, delos halógenos. Posteriormente se propuso que encabezara el grupo 14, sobre el carbono. Todas estas ubicaciones tuvieron argumentos químicos.
El hidrógeno actúa con estado de oxidación +1 y tiene un comportamiento metálico en estado sólido. Por su parte, también cuenta con similitudes con el flúor como no metal y propiedades químicas como: potenciales de ionización y afinidad electrónica que se acercan al grupo 14.
Usos del hidrógeno
Sin duda, el empleo más importante del hidrógeno se centra en la síntesis del amoníaco. Pero también tiene otras aplicaciones industriales. Sin embargo, también es usado en la industria electrónica, en la elaboración de cosméticos y en el hidrotratamiento de crudos muy pesados.
- Producción de amoníaco: conocido como el proceso de Haber, se produce a partir de hidrógeno (H2) y nitrógeno (N2), a través de una reacción de alta presión.
- Como combustible: puede usarse directamente en un motor de combustión interna, o en una estufa, también como celda de combustible. Ese último uso fue empleado por la NASA para producir electricidad en vuelos espaciales. También en el transporte aéreo o marítimo.
- Otras industrias: también, el hidrógeno es importante en la fabricación de vidrio y acero. A su vez, también es usado como gas en la elevación de globos meteorológicos y en la elaboración de herramientas de corte a alta velocidad.
¿Cómo se obtiene?
A través de la historia, el hidrógeno se obtuvo mediante combustibles fósiles. Por su parte, el hidrógeno verde se produce a partir de agua y energías renovables. El proceso es llamado electrólisis y se realiza a través de fuentes renovables. En esta técnica se descomponen las moléculas de agua (H2o), oxígeno (O2) e hidrógeno (H2).
El reformado con vapor de agua del gas natural, por su parte es un proceso que combina metano con vapor de agua para producir dióxido de carbono e hidrógeno. Se realiza mediante una reacción química endotérmica, es decir, que requiere aportar calor en el proceso. Es el método tradicionalmente usado por las industrias.
También se puede obtener mediante un proceso de gasificación. Este se basa en descomponer biomas e hidrocarburos que estando en un ambiente saturado por un gas a cierta temperatura, termina transformándose en hidrógeno.
En cuanto a la ya mencionada electrólisis del agua, se aplica usando electricidad la cual disocia la molécula de agua en componentes de hidrógeno y oxígeno. Es el método más conocido desde hace años y que actualmente resurgió, debido a la reducción en precio de la llamada energía renovable.
Asimismo, también pueden ser empleados los ciclos termoquímicos. Están basados en el calor de alta temperatura que viene producido por la energía nuclear o solar, que se encuentra concentrada y aplicada a un compuesto para cambiar su composición. Este pasa a otro proceso que permite liberar el hidrógeno y regresar a su compuesto inicial. Este es un proceso que aún se encuentra en investigación. Para finalizar, se puede obtener hidrógeno a través de un proceso biológico. ¿Cómo?, mediante algas y bacterias que se producen directamente de él.
Otro uso importante del hidrógeno es el almacenamiento de energía. Debido a que el hidrógeno se caracteriza por su alta densidad energética por unidad de masa. Sin embargo el principal problema de esto es que ocupa mucho volumen. Por ello, existen diferentes maneras de almacenamiento, según su grado de desarrollo.
¿Qué es el hidrógeno verde?
¿Te has puesto a pensar que tu próximo vehículo podría funcionar con hidrógeno verde? Es su principal función. Convertir al mundo en sostenible, a través de la denominada “energía del futuro”.
También conocido como “hidrógeno renovable” o e-Hydrogen, es el elemento químico más abundante en el universo. Es muy poderoso, si se compara con la gasolina, tiene tres veces más energía. Este elemento, que también puede presentarse en estado líquido, se encuentra en todas partes: incluso en las estrellas o el sol.
Es una fuente de energía limpia. ¿Por qué?, solo libera agua (H2o) en forma de vapor y no produce dióxido de carbono (Co2). Lo interesante del hidrógeno es que solo existe en combinación con otros elementos. Está presente en el agua (H2o), por ejemplo, pero en combinación con el oxígeno (O). Y combinado con hidrocarburos, forma el gas o el petróleo.
¿Cómo funciona la tecnología del hidrógeno verde?
Para comenzar a hablar de este punto, es necesario tener en cuenta que el hidrógeno está destinado en su mayoría a la industria petroquímica y a la producción de amoníaco. Teniendo esto en cuenta, el hidrógeno verde está elaborado para eliminar las emisiones de los sistemas actuales de producción de hidrógeno.
Es decir, el hidrógeno verde está pensado para reemplazar los combustibles fósiles pero con ciertas particularidades: no cambiar el sistema de transporte ni el de su producción, al mismo tiempo que se usará un vector para almacenar la electricidad de fuentes renovables.
Hidrógeno verde en Chile: rumbo a convertirse en potencia
Le Energy Partnership Chile-Alemania, la cual es una iniciativa entre los ministerios de Energía de ambos países, informó que para 2.040 Chile podría exportar al menos 2 millones de toneladas de hidrógeno verde. Un gran logro, debido a que sería poco menos de la mitad de lo que necesita un país industrializado para esa fecha.
Además de esto, lo que también se destaca es el costo que tendrá el hidrógeno verde producido en Chile. Catalogado como un “combustible limpio”, el costo menor sería de aproximadamente 1,5 dólares por kilogramo. Esto generaría, 30 mil millones de dólares para el país.
Pero de qué trata el proyecto
En mayo de 2021 fue aprobado el primer proyecto para la producción de hidrógeno verde en Latinoamérica. En el sur de Chile se construirá una planta productora de ecombustibles en base a hidrógeno la cual tendrá una vida útil de 25 años.
La labor de esta planta será obtener hidrógeno verde con energía eólica, para posteriormente, a través de un proceso de fotosíntesis con Co2 capturado de la atmósfera, se produzca metanol. A partir de su producción, la idea es contar con una gasolina que podrá ser usada en vehículos convencionales, es decir que no tengan modificaciones para lograr un transporte con carbono neutral.
¿Cuál es la meta?
Chile espera producir así, 350 toneladas de metanol crudo al año y a su vez, más de 100 mil litros de gasolina al año. Estos combustibles deberán ser almacenados en estanques y transportados en camiones para su exportación.
Otros colores de hidrógeno
También llamado hidrógeno marrón, es producido a partir de la gasificación del carbón. Es un proceso que genera enormes cantidades de dióxido de carbono (Co2) y otras emisiones contaminantes.
Este se obtiene también de fuentes fósiles como el gas natural, sin embargo, este tipo de hidrógeno, no emite contaminante alguno en la atmósfera.
Es el más barato y se basa en el 70% de la producción de hidrógeno en la actualidad. Para obtenerlo también se cumple un proceso en el que el dióxido de carbono es fundamental.
Se da durante el proceso de pirolisis. Se produce durante el calentamiento a altas temperaturas y sin oxígeno del gas natural o del metano que obtiene hidrógeno en forma de gas y carbono sólido.
Es el que se encuentra en la naturaleza. Por ejemplo en depósitos subterráneos.
Se obtiene mediante la energía nuclear durante el proceso de la electrolisis.
Este se encuentra dentro del hidrógeno verde. En definición, es el gas obtenido a través de la electrolisis usando la energía solar.
El hidrógeno verde en Latinoamérica
En Latinoamérica, el hidrógeno verde tiene un enorme potencial para generar este combustible. Según los expertos, la región podría consolidarse como exportador para mercados internacionales. Cabe resaltar que el hv2 es liderado en esta región por Chile y Costa Rica. Siendo el primero quien tiene más fuerza en su uso porque tiene una electricidad de bajo precio y buscan ser líderes en la exportación.
Por su parte, hay otros países de la región haciendo su aporte:
Colombia: está planteando un plan a 30 años para la economía del hidrógeno. Hacia el 2030, el país espera un crecimiento exponencial en esta área.
Argentina: busca convertir al hidrógeno en política de Estado en la matriz energética. Dio el primer paso a través de un encuentro virtual donde participaron varias empresas interesadas en ser parte de esto.
Uruguay: buscar ser productor de hidrógeno verde. Ya dio a conocer el primer piloto llamado H2U.
Perú: es el país que está apto para la producción de hidrógeno en calidad de exportador y los próximos cinco años son claves para lograrlo.
