MEDIO AMBIENTE. ¿Las emisiones de hidrógeno pueden ser peor que el CO2 para el clima?

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Durante un período de 100 años, una tonelada de hidrógeno en la atmósfera calentará la Tierra unas 11 veces más que una tonelada de CO2, con una incertidumbre de ± 5. Depositphotos

El hidrógeno será una de las armas clave de la humanidad en la guerra contra las emisiones de dióxido de carbono, pero debe tratarse con cuidado. Nuevos informes muestran cómo las emisiones fugitivas de hidrógeno pueden producir indirectamente efectos de calentamiento 11 veces peores que los del CO2.

El hidrógeno se puede utilizar como portador de energía limpia, y pasarlo a través de una celda de combustible para producir electricidad no produce más que agua como subproducto. Transporta mucha más energía por un peso determinado que las baterías de litio, y es más rápido rellenar un tanque que cargar una batería, por lo que el hidrógeno se considera una opción ecológica muy prometedora en varias aplicaciones difíciles de descarbonizar donde las baterías no son una solución viable, por ejemplo, aviación, transporte marítimo y camiones de larga distancia.

Pero cuando se libera directamente a la atmósfera, el hidrógeno mismo puede interactuar con otros gases y vapores en el aire para producir poderosos efectos de calentamiento. 

De hecho, un nuevo estudio del gobierno del Reino Unido ha puesto estas interacciones bajo el microscopio y ha determinado que el potencial de calentamiento global (GWP) del hidrógeno es aproximadamente el doble de malo de lo que se creía anteriormente; durante un período de 100 años, una tonelada de hidrógeno en la atmósfera calentará la Tierra unas 11 veces más que una tonelada de CO2, con una incertidumbre de ± 5.

¿Cómo actúa el hidrógeno como un gas de efecto invernadero?

Una forma es prolongar la vida útil del metano atmosférico. El hidrógeno reacciona con los mismos oxidantes troposféricos que "limpian" las emisiones de metano. El metano es un gas de efecto invernadero increíblemente potente, que provoca unas 80 veces más calentamiento que un peso equivalente de CO2 durante los primeros 20 años. Pero los radicales hidroxilo en la atmósfera la limpian con relativa rapidez, mientras que el CO2 permanece en el aire durante miles de años, por lo que el CO2 es peor a largo plazo.

Sin embargo, cuando hay hidrógeno presente, esos radicales hidroxilo reaccionan con el hidrógeno. Hay menos agentes de limpieza para todos, por lo que hay un aumento directo en las concentraciones de metano, y el metano permanece en la atmósfera por más tiempo.

Además, la presencia de hidrógeno aumenta la concentración tanto de ozono troposférico como de vapor de agua estratosférico, impulsando un efecto de "forzamiento radiativo" que también eleva las temperaturas.

¿Cómo escapa el hidrógeno a la atmósfera?

Gran parte son fugas, según un segundo informe de Frazer-Nash Consultancy . Almacene hidrógeno en un cilindro de gas comprimido y puede suponer que perderá entre el 0,12 y el 0,24 por ciento todos los días. Se escapará de las tuberías y válvulas si lo distribuye de esa manera, perdiendo un 20 por ciento más de volumen que el gas metano que ahora corre a través de las tuberías municipales, aunque dado que el hidrógeno es mucho más liviano que el metano, este volumen mayor equivale a solo el 15 por ciento del peso.

Cuando el hidrógeno se transporta como un líquido criogénico, la evaporación es inevitable y puede esperar perder un promedio de alrededor del 1 por ciento por día. Actualmente, esto se ventila a la atmósfera.

De hecho, las operaciones de ventilación y purga son actualmente comunes en todo el ciclo de vida del hidrógeno. Ocurren durante la electrólisis, durante la compresión, durante el reabastecimiento de combustible y durante el proceso de conversión nuevamente en electricidad a través de una celda de combustible.

Donde hay ventilación o purga, los porcentajes tienden a eclipsar lo que se pierde por una simple fuga; por ejemplo, se supone que los procedimientos de electrólisis actuales que utilizan ventilación y purga pierden entre el 3,3 y el 9,2 por ciento de todo el hidrógeno producido, dependiendo en gran medida de la frecuencia con la que se inicia el proceso de encendido y apagado. Esto es un poco preocupante en situaciones en las que la producción de hidrógeno se considera una forma de almacenar el exceso de energía renovable que no está siendo absorbida por la demanda inmediata.

Las emisiones de purga y ventilación se pueden limpiar de manera significativa mediante la adición de sistemas para recombinar el hidrógeno purgado o ventilado de nuevo en agua y volver a introducirlo en el proceso, pero pasará un tiempo antes de que este tipo de operaciones sean económicamente viables.

En total, el informe Frazer-Nash espera que entre el 1 y el 1,5 por ciento de todo el hidrógeno en su escenario de modelado central se emita a la atmósfera, siendo las emisiones del transporte responsables de aproximadamente la mitad de eso, y las emisiones en los extremos de producción y consumo ocupando aproximadamente una cuarta parte cada uno.

Mientras tanto, operando bajo diferentes suposiciones, el primer informe vinculado espera que entre el 1 y el 10 por ciento de todo el hidrógeno en su escenario global se emita a la atmósfera.

¿Se debe evitar el "hidrógeno verde" en la carrera hacia cero emisiones?

No. El informe del gobierno del Reino Unido explica que "el aumento de las emisiones de CO2 equivalentes basado en una tasa de fuga de H2 del 1 % y el 10 % compensa aproximadamente el 0,4 % y el 4 % de las reducciones totales de las emisiones de CO2 equivalente, respectivamente", por lo que, incluso suponiendo el peor escenario de fuga, sigue siendo una enorme mejora.

"Si bien los beneficios de las reducciones de emisiones de CO2 equivalentes superan significativamente los inconvenientes derivados de las fugas de H2", continúa, "demuestran claramente la importancia de controlar las fugas de H2 dentro de una economía de hidrógeno".

Fuente: Implicaciones atmosféricas del aumento del uso de hidrógeno / emisiones fugitivas de hidrógeno en una economía futura del hidrógeno a través de Recharge News

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