Si se escapa al aire, este flamable verde puede contribuir al calentamiento world, razón por la cual los científicos dicen que debemos limitar las fugas.
Un mundo desesperado por flamable verde pone su esperanza en el hidrógeno, viéndolo como una forma de alimentar fábricas, edificios, barcos y aviones sin bombear dióxido de carbono al cielo.
Pero ahora los científicos advierten que el hidrógeno derramado en la atmósfera puede contribuir al cambio climático al igual que el carbono. Dependiendo de cómo se fabrique, distribuya y use, podría incluso empeorar el calentamiento en las próximas décadas, incluso si el carbono es la mayor amenaza a largo plazo. Cualquier futura economía basada en el hidrógeno, dicen, debe diseñarse desde el principio para mantener las fugas de fuel al mínimo, de lo contrario, corre el riesgo de aumentar el problema que debería resolver. Algunas concepts que se están probando ahora, como transportar hidrógeno en tuberías construidas para contener fuel pure o quemarlo en hogares individuales, podrían causar un nivel inaceptable de fugas.
“La eficiencia es mucho más fuerte de lo que la gente cree”, dijo Ilissa Ocko, investigadora climática del Environmental Protection Fund, un grupo sin fines de lucro. “Ahora estamos poniendo esto en el radar de todos, no para decir ‘no’ al hidrógeno, sino para pensar en cómo lo estamos implementando”.
El hidrógeno no captura el calor directamente, como lo hace el CO₂. En cambio, cuando se filtra, desencadena una serie de reacciones químicas que calientan el aire, actuando como un fuel de efecto invernadero indirecto. Y aunque sale de la atmósfera mucho más rápido que el dióxido de carbono, que ha persistido durante siglos, puede causar más daño que el CO₂ a corto plazo. En 20 años, tiene un potencial de calentamiento world 33 veces mayor que una cantidad igual de dióxido de carbono, según un informe reciente del gobierno británico. Durante cientos de años, el carbono es más peligroso debido a su longevidad.
El potencial de calentamiento del hidrógeno nunca ha sido un problema antes, ya que su uso se ha limitado en gran medida a las refinerías de petróleo y las plantas químicas o de fertilizantes. Pero ahora los gobiernos de todo el mundo están invirtiendo miles de millones para construir una economía basada en el hidrógeno, y ven al fuel como una de las únicas opciones para descarbonizar muchas industrias que no pueden operar fácilmente con electricidad. El presidente Joe Biden ha destinado $ eight mil millones para construir al menos cuatro “nodos de hidrógeno” donde se producirá y usará flamable, y los estados se están preparando para competir. Las empresas de servicios públicos de EE. UU. ahora suministran fuel pure como salvavidas y han anunciado más de dos docenas de proyectos piloto de hidrógeno en los últimos dos años.
“Ahora es el momento de tomar decisiones y gastar el dinero”, dijo Ocko. “Podemos superar este problema ahora para que no se convierta en un problema”.
Ella y otros que hacen sonar la alarma insisten en que no hay razón para renunciar al hidrógeno. Más bien, el poder del hidrógeno para capturar calor significa que cualquier sistema futuro para la producción, distribución y uso de fuel debe construirse para minimizar las fugas.
“Existe un gran potencial en el uso de hidrógeno para ahorrar una gran cantidad de emisiones de dióxido de carbono, pero es muy importante mantener bajas las tasas de fuga de hidrógeno”, dijo Nicola Warwick, autora principal del estudio e investigadora del Centro Nacional de Ciencias Atmosféricas. en la Universidad de Cambridge.
La industria del hidrógeno reconoce el problema, incluso si las empresas no se ponen de acuerdo sobre el alcance potencial. Dave Edwards de Air Liquide dijo que los efectos de los derrames de hidrógeno en la atmósfera deberían ser mucho menores que los de los combustibles tradicionales a los que reemplazan. El funcionamiento de automóviles y camiones con pilas de flamable de hidrógeno tendría un impacto atmosférico menor que el funcionamiento con gasolina y diésel, incluso si el sistema de producción y suministro de hidrógeno presenta fugas.
“No significa que aún no sea importante, no significa que no necesitemos entender más al respecto, pero nuestra primera impresión es que es mucho, mucho más pequeño”, dijo Edwards, director y director ejecutivo de la compañía. abogado de hidrógeno en los EE.UU. Las fugas de hidrógeno, dijo, “son problemas manejables de resolver”.
El hidrógeno tiene grandes ventajas como flamable limpio. Queme hidrógeno en una turbina y generará energía sin dióxido de carbono. Pásalo por una celda de combustión y producirá electricidad con vapor de agua como única salida. A diferencia de la energía photo voltaic y eólica, puede almacenarse en grandes cantidades cuando sea necesario. Si bien la gran mayoría del hidrógeno que se produce hoy en día se extrae del fuel pure en un proceso que libera dióxido de carbono, también se puede separar del agua utilizando energía renovable, sin más emisiones que el oxígeno.
Pero con todos sus beneficios, el hidrógeno también puede filtrarse a través de equipos diseñados para contener moléculas más grandes, como el metano del fuel pure.
Una vez que escape, gran parte del hidrógeno derramado será absorbido por los microbios del suelo. Parte de lo que queda en el aire reaccionará con una sustancia que ayuda a eliminar el metano de la atmósfera. Este es un problema porque el metano es en sí mismo un fuerte fuel de efecto invernadero, con el potencial de que el calentamiento world sea más de 80 veces mayor que el dióxido de carbono en 20 años. La reacción entre el hidrógeno y esa sustancia, conocida como radical hidroxilo u OH, deja menos OH disponible para reaccionar con el metano. Por lo tanto, el metano que ingresa a la atmósfera permanecerá más tiempo y causará más daño del que hubiera tenido si no hubiera estado allí el hidrógeno.
El hidrógeno derramado tiene otros efectos de calentamiento. En la troposfera, la capa atmosférica más cercana a la tierra, desencadena una cadena de reacciones químicas que producen más ozono, otro fuel de efecto invernadero y un componente clave del smog. Más arriba en la estratosfera, el hidrógeno conduce a un aumento en el vapor de agua, lo que tiene el efecto common de capturar más calor en la atmósfera.
Estas reacciones tienen lugar durante un corto período de tiempo, varios años. El exceso de dióxido de carbono, por otro lado, acumula calor a lo largo de los siglos. Pero dado que las temperaturas globales están aumentando tan rápido, los científicos dicen que los factores a corto plazo del cambio climático no pueden ignorarse.
“Estas décadas importan”, dijo Steven Hamburg, científico jefe de EDF. Su grupo ha tratado de plantear el problema del potencial de calentamiento del hidrógeno con cualquiera que esté dispuesto a escuchar, informando a académicos, empresas y al Departamento de Energía de EE. UU. Su colega, Ocko, estima que hasta el momento se han reunido unas 200 personas. Para EDF, es una extensión lógica de la actividad del grupo, que busca atraer la atención del público hacia los contaminantes climáticos a corto plazo, como el metano y el carbono negro, que a menudo se pasan por alto en el enfoque sobre el dióxido de carbono.
Muchas empresas de servicios públicos están experimentando con la mezcla de hidrógeno en las tuberías de fuel pure existentes, extendiendo las redes que alimentan todo, desde centrales eléctricas hasta estufas domésticas. Para Hamburgo, esta es una receta para las fugas. También advierte que la producción masiva de hidrógeno a partir de combustibles fósiles podría incluso conducir a un aumento a corto plazo de la calefacción si los sistemas de producción y transporte de hidrógeno filtran suficiente hidrógeno y metano. Habría un beneficio a largo plazo al reducir las emisiones de dióxido de carbono, pero durante una o dos décadas, un sistema de hidrógeno basado en combustibles fósiles podría generar más calor de lo routine.
“A lo largo de las décadas, podrías estar peor, es muy believable”, dijo Hamburg.
El problema no ha impedido que las compañías de fuel exploren proyectos de mezcla de hidrógeno. Pero puede convertirse en una de las cosas que esos proyectos estudien. Compañía de servicios públicos de California PG&E Corp. anunció en varios planes para probar diferentes mezclas de hidrógeno y fuel pure en un sistema de tubería dedicado, separado de la pink de transmisión de fuel routine de la compañía, las mezclas se queman en una planta de energía al sur de Sacramento. La portavoz de PG&E, Melissa Subbotin, dijo que el proyecto “Hydrogen to Infinity” de la compañía examinaría el potencial de fugas.
“Se necesita una investigación exhaustiva para comprender la viabilidad de inyectar hidrógeno en un sistema de tuberías de fuel pure”, escribió en un correo electrónico.
Una economía de hidrógeno con fugas socavaría su eficiencia, dijo Hamburg, con menos impacto en el cambio climático del que podría. Los defensores de la energía limpia señalan que las fugas de metano de los pozos y tuberías de fuel pure (fugas que han demostrado ser más generalizadas de lo que se pensaba) han socavado algunos de los beneficios de cambiar del carbón al fuel. No quieren que esto le suceda al hidrógeno.
“Estamos en peligro de seguir construyendo una nueva infraestructura que esencialmente repetirá todo el daño del pasado”, dijo Julie McNamara, subdirectora de política climática y energética de la Unión de Científicos Preocupados. “No tenemos tiempo ni lujos para cometer errores”.