Se habla mucho del hidrógeno como vector energético de gran importancia para reducir las emisiones contaminantes de múltiples sectores, desde el transporte hasta las industrias de todo tipo. Uno de sus reclamos es que es una alternativa limpia, sin emisiones, pero lo cierto es que el hidrógeno puede ser limpio o altamente contaminante, dependiendo del método con que se obtenga. Vamos a ver los tres tipos que existen, su denominación habitual y su nivel de sostenibilidad.
El hidrógeno es el elemento químico más abundante del universo, pero es un gas muy ligero y poco reactivo en condiciones normales, por lo que no se encuentra en estado puro en la naturaleza. Para obtenerlo, es necesario separarlo de otros elementos, como el oxígeno, el carbono o el nitrógeno.
Dependiendo del proceso de obtención, se distinguen principalmente tres tipos de hidrógeno: gris, azul y verde. Para entender mejor por qué un tipo de hidrógeno contamina más que otro, vamos a explicar cómo es el proceso de obtención y producción de cada uno. Esto nos empezará a dar una idea sobre los datos que veremos más adelante, como la huella de dióxido de carbono (CO2) generada por cada tonelada de hidrógeno.
En China, el mayor productor mundial, el carbón sigue siendo la principal fuente para conseguir este gas con el 62% de la producción de hidrógeno del país. El gas natural proporciona el 19%, el hidrógeno como subproducto el 18% y la electrólisis sólo el 1%.
Si ampliamos el foco a todo el planeta, la situación no es mucho mejor. Casi la mitad de todo el hidrógeno que se produce a nivel global proviene del gas natural, el 27% del carbón y el 21% de procesos industriales en los que el hidrógeno es un subproducto. El hidrógeno no contaminante (verde) representa una fracción mínima.
Hidrógeno gris
El hidrógeno gris es el tipo de hidrógeno más común y el más barato de producir. Se obtiene a partir del reformado del metano (conocido como gas natural), un proceso que utiliza vapor de agua para dividir las moléculas del metano en hidrógeno y dióxido de carbono.
El gas natural es una mezcla de hidrocarburos, principalmente metano. El reformado del gas natural se lleva a cabo a altas temperaturas y presiones, con el vapor de agua actuando como agente reductor. El proceso se puede realizar de forma catalítica, utilizando un catalizador para acelerar la reacción.
El dióxido de carbono producido en el reformado del gas natural se libera a la atmósfera, lo que lo convierte en el tipo de hidrógeno más contaminante. Las emisiones de la producción de hidrógeno gris oscilan entre 9 y 12 toneladas de dióxido de carbono por tonelada de hidrógeno producido. También se puede obtener a partir de carbón, que lo hace más contaminante aún.
Hidrógeno azul
El hidrógeno azul es una versión más limpia del hidrógeno gris. Se produce de la misma manera, pero el dióxido de carbono se captura y se almacena bajo tierra o en el fondo del mar.
La captura y almacenamiento de carbono (CCS) es un proceso que captura el dióxido de carbono producido por la combustión de combustibles fósiles o por otros procesos industriales. El dióxido de carbono capturado se puede almacenar en formaciones geológicas, como antiguos yacimientos de petróleo o gas, o en el fondo del mar.
El método CCS puede reducir las emisiones de dióxido de carbono de la producción de hidrógeno gris en un 90-95%. Sin embargo, el proceso es complejo y muy caro, por lo que el hidrógeno azul puede llegar a ser más costoso de producir que el hidrógeno verde.
Hidrógeno verde
El hidrógeno verde es el tipo de hidrógeno más limpio. Se produce a partir de la electrólisis del agua, un proceso que utiliza electricidad para separar las moléculas del agua en hidrógeno y oxígeno.
La electrólisis se puede llevar a cabo de forma alcalina, utilizando una solución alcalina como electrolito o utilizando una membrana de intercambio de protones (PEM) como electrolito.
La electricidad utilizada en la electrólisis proviene de fuentes renovables como la energía solar o eólica, lo que lo convierte en una opción sin emisiones contaminantes y, desde el punto de vista medioambiental, la mejor de todas las posibles.
La producción de hidrógeno verde no genera emisiones de gases de efecto invernadero. Sin embargo, el proceso de electrólisis requiere una gran cantidad de electricidad (es poco eficiente en términos energéticos), por lo que el hidrógeno verde sigue siendo un tipo de hidrógeno más caro que el hidrógeno gris.
Según la Agencia Internacional de la Energía (IEA), producir un kilo de hidrógeno verde cuesta entre 3 y 7 dólares, entre dos y cuatro veces más caro que un kilo de hidrógeno gris obtenido a partir de gas natural. Sin embargo, se estima que este coste bajará un 30% para el año 2030 como resultado de la bajada del precio de las energías renovables y el aumento de la producción de hidrógeno.
Producir hidrógeno puede ser limpio... O tremendamente contaminante
Como hemos visto, dependiendo del proceso con que se obtenga el hidrógeno, el espectro varía desde un hidrógeno limpio (verde) hasta uno muy contaminante (gris). Vamos a intentar cuantificarlo atendiendo a la bibliografía que podemos encontrar al respecto.
| Tipo de hidrógeno | Emisiones CO2 (Tn) por Tn H |
| Gris | 9-12 |
| Azul | 3,5-4 |
| Verde | ~0 |
Como se puede observar, el hidrógeno gris es el más contaminante, ya que libera a la atmósfera entre 9 y 12 toneladas de CO2 por cada tonelada de hidrógeno producido. El hidrógeno azul es algo menos contaminante, ya que captura y almacena el CO2 producido, pero sigue generando entre 3,5 y 4 toneladas de CO2 por tonelada de hidrógeno producido.
El hidrógeno verde es el más limpio, ya que prácticamente no genera emisiones de CO2 en su producción, gracias al uso de energías renovables como la eólica o la solar.
Es importante señalar que la cantidad de contaminación por tonelada de hidrógeno puede variar en función de los procesos específicos utilizados, las condiciones de operación y las fuentes de energía utilizadas. Por ejemplo, la producción de hidrógeno gris a partir de carbón produce más dióxido de carbono que a partir de gas natural.
¿Cuánto hidrógeno se produce en el mundo?
En 2022 se produjeron 74 millones de toneladas de hidrógeno puro a nivel mundial, según datos de la IEA, y otros 20 millones de hidrógeno mezclado con otros gases. De esta cantidad, alrededor del 94% fue hidrógeno gris, algo más del 5% era hidrógeno azul y sólo el 0,1% fue hidrógeno verde.
China es el mayor productor de hidrógeno del mundo. Su producción asciende a 33 millones de toneladas al año, lo que representa más de un tercio del total mundial.
Toda la producción mundial de hidrógeno generó unas 900 millones de toneladas de CO2, más que todas las emisiones de CO2 generadas en España, Francia e Italia juntas en ese mismo año, según datos de Eurostat.
Si incluimos las emisiones iniciales e intermedias en el suministro de los combustibles fósiles, la producción actual de hidrógeno genera entre 1.100 y 1.300 millones de toneladas de CO2 equivalente (CO2eq). Dicho de otra manera, actualmente se emiten a la atmósfera 12 kilos de CO2 por cada kilo de hidrógeno que se produce.
De manera resumida
El hidrógeno gris es el tipo de hidrógeno más común y el más barato de producir, pero también es el más contaminante ya que se obtiene a partir de combustibles fósiles. Esto puede ser un problema.
El azul es contaminante, pero no tanto como el hidrógeno gris. Combina los procesos de producción del hidrógeno gris con la captura y almacenamiento de carbono (CSS), lo que reduce su impacto medioambiental.
El verde es el más limpio, ya que no genera emisiones de gases de efecto invernadero. Se produce mediante electrólisis a partir de energías renovables como la energía eólica.
Otros tipos de hidrógeno
Existen otros tipos de hidrógeno, aunque solamente sobre el papel o de manera teórica, pues su producción es casi o totalmente inexistente. La paleta puede ser tan extensa como variaciones existan en la manera de producirlo, lo que puede llegar a ser excesivo y poco intuitivo.
El hidrógeno rosa se obtiene mediante electrólisis del agua, igual que el verde, pero usando energía nuclear como fuente de energía. Como ocurre con el verde, no se liberan emisiones contaminantes a la atmósfera.
El hidrógeno blanco es el que se encuentra directamente de manera natural, en estado gaseoso, en depósitos subterráneos. Aún no existen técnicas eficientes y económicamente viables para extraerlo.
El hidrógeno naranja se obtiene aprovechando las emisiones o los residuos de otros sectores, evitando el impacto medioambiental que supondrían. No se evitan las emisiones de CO2, sino que se aprovechan de otra forma. El hidrógeno ámbar, además de aprovechar el CO2, lo captura y almacena para evitar su difusión a la atmósfera.
El hidrógeno negro es el obtenido a través de la gasificación del carbón, un método que genera una enorme cantidad de emisiones de gases de efecto invernadero, además de ser muy ineficiente (se pierde más del 60% de la energía del combustible. En China se sigue utilizando este método por su bajo coste.
