La carrera por producir hidrógeno limpio de forma más barata y eficiente acaba de dar un paso importante. Un equipo de la University of Birmingham ha desarrollado un nuevo método termoquímico capaz de generar hidrógeno mediante un catalizador de perovskita que trabaja a temperaturas mucho más bajas que las utilizadas hasta ahora.
El avance podría reducir de forma significativa el coste energético de producir hidrógeno bajo en carbono, uno de los grandes retos para acelerar la descarbonización industrial y el despliegue de combustibles limpios en transporte pesado, siderurgia o industria química.
El combustible del futuro
Actualmente, gran parte del hidrógeno mundial sigue produciéndose a partir de combustibles fósiles. Aproximadamente el 95 % procede de procesos basados en gas natural, especialmente reformado con vapor de metano, una técnica que genera grandes emisiones de CO₂.
Frente a ellos, el hidrógeno verde, obtenido mediante electrólisis alimentada con renovables, continúa siendo más caro y energéticamente exigente.
La investigación británica apuesta por otra vía: la división termoquímica del agua. En este sistema, un catalizador separa las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno utilizando calor en lugar de grandes consumos eléctricos.
Hasta ahora, uno de los principales problemas de esta tecnología era la temperatura extrema necesaria para que funcionara. Los catalizadores convencionales requerían entre 700 y 1.000ºC para dividir el agua y hasta 1.500ºC para regenerarse y volver a iniciar el ciclo. Eso disparaba los costes y limitaba su aplicación industrial.
El nuevo material desarrollado por los investigadores reduce de forma drástica esas exigencias térmicas. El sistema basado en un proceso llamado disociación térmica consigue producir hidrógeno en un rango de entre 150 y 500ºC, mientras que la regeneración del catalizador se realiza entre 700 y 1.000ºC. Según los responsables del estudio, esto supone una reducción aproximada de 500ºC respecto a procesos anteriores.
La clave está en una familia de perovskitas compuestas por bario, niobio, calcio y hierro, conocidas como BNCF. Estas estructuras cristalinas tienen capacidad para absorber y liberar oxígeno durante el proceso químico, facilitando la separación del agua sin recurrir a temperaturas extremas.
Los investigadores identificaron una formulación denominada BNCF100 como la más eficiente. Además, comprobaron que el material mantenía su estabilidad estructural y su capacidad de producción de hidrógeno tras diez ciclos consecutivos de funcionamiento.
Uno de los aspectos más relevantes del descubrimiento es su posible integración con calor residual industrial. Sectores como el acero, el cemento, el vidrio o la industria química generan enormes cantidades de calor desperdiciado durante sus procesos productivos. El nuevo sistema podría aprovechar esa energía térmica sobrante para producir hidrógeno localmente y reducir aún más los costes operativos.
El profesor Yulong Ding, responsable del proyecto, sostiene que esta aproximación permitiría generar hidrógeno cerca de plantas industriales o instalaciones renovables, evitando parte de los problemas asociados al almacenamiento y transporte del hidrógeno.
El estudio incluye además un análisis preliminar de competitividad económica. Los resultados apuntan a que este método podría producir hidrógeno a un coste inferior tanto al hidrógeno verde obtenido por electrólisis como al hidrógeno azul, generado a partir de gas natural con captura de carbono. La ventaja económica sería especialmente notable en regiones con electricidad renovable barata.
La investigación, publicada en la revista científica International Jornal of Hidrogena Energy, ya se encuentra en fase de protección industrial mediante patente en Reino Unido y Europa. El objetivo ahora es acelerar su escalado comercial y estudiar aplicaciones reales en sectores industriales intensivos en energía.