Las concentraciones de gases efecto invernadero en la atmósfera se encuentran en niveles récord y continúan en aumento, pese al descenso de las emisiones de CO2 en 2020 debido a las políticas de confinamiento por el COVID-19. Así lo advierte el informe ‘United in Science 2020’, coordinado por la Organización Meteorológica Mundial. Se estima que el mundo habrá sufrido entre 2016 y el 2020 los cinco años más cálidos nunca registrados, lo que nos aleja de los objetivos acordados para mantener el aumento de la temperatura global por debajo de 2°C o de 1,5°C sobre los niveles preindustriales.

Aproximadamente tres cuartas partes de las emisiones de gases de efecto invernadero son causadas por el sector energético. La razón principal es que en la actualidad el uso de fuentes fósiles para generar energía prima frente a la utilización de renovables. Ante esta realidad, urge cambiar el modelo energético imperante mediante una transformación basada en la utilización masiva de fuentes energéticas renovables. Según IRENA (siglas en inglés de la Agencia Internacional de las Energías Renovables), esta transformación sería capaz de reducir las emisiones del sector energético un 70% en el año 2050.

La generación de hidrógeno verde a partir de energías renovables se presenta como una alternativa limpia y viable a las fuentes contaminantes y se sitúa en el camino de la transición ecológica por la que apuestan instituciones como la Unión Europea y muchos países del mundo. Las aplicaciones del hidrógeno verde son múltiples, en sectores como el energético, el industrial o del transporte, con la gran ventaja de que además de producir cero emisiones es capaz de almacenar los excedentes de energías renovables como la eólica o solar fotovoltaica. Con el fin de ahondar en las posibilidades del hidrógeno verde, mantuvimos una entrevista con María Retuerto, investigadora del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC y Premio Internacional L’Oréal-UNESCO “For Women in Science” 2021. Sus investigaciones se centran en un catalizador para obtener hidrógeno con energías renovables.

María Retuerto abrió la programación de marzo de Casa Mediterráneo el pasado día 1 con la charla ‘El hidrógeno verde: clave para la gestión de las energías renovables’, enmarcada en el ciclo ‘Medio Ambiente y el Mediterráneo’. El encuentro puede verse en redifusión en el canal de YouTube de la institución diplomática.

El sector energético es el responsable aproximadamente de tres cuartas partes de las emisiones de gases de efecto invernadero. ¿Qué fuentes son las principales causantes de estas emisiones contaminantes y qué energías renovables se presentan como alternativa?

La causante de que el sector energético sea tan contaminante es la utilización de fuentes fósiles, la principal fuente de energía a día de hoy. Es verdad que está creciendo el uso de energías renovables, sobre todo la eólica y la solar fotovoltaica. Son por las que más se va a apostar aumentando muchísimo su producción o instalación en los próximos años. Pero todavía tenemos que seguir incrementándolas mucho y sobre todo disminuir la utilización de fuentes fósiles para descarbonizar el sector energético.

¿Las energías eólica y solar fotovoltaica qué peso tienen actualmente en la generación de energía en España, teniendo en cuenta que es un país privilegiado en cuanto la abundancia de sol y viento?

Aproximadamente entre el 30 y el 35% de nuestra electricidad proviene de renovables. No vamos mal, pero sigue siendo un porcentaje mucho más bajo de lo necesario para descarbonizar el sector.

Ante las dificultades para almacenar los excedentes de energía eólica y solar, dada su intermitencia, dependiendo de las horas del día y las estaciones del año ¿el hidrógeno podría convertirse en una solución para su almacenamiento?

Exacto. Hay varias formas de almacenar las energías renovables como pueden ser la bomba hidroeléctrica, las baterías o las sales fundidas, lo que pasa es que el hidrógeno sería la manera ideal de acumularlas por varias razones. Una importante, de hecho, es que se puede almacenar a más larga distancia, lo que también podría solucionar el problema de esta intermitencia incluso de verano a invierno, ya no sólo la relativa a la del día-noche, y del viento.

María Retuerto

¿Qué es el hidrógeno verde? ¿Cómo se puede obtener y en qué sectores podría aplicarse?

El hidrógeno verde es hidrógeno que se produce a partir de la disociación del agua utilizando energía renovable. Es decir, lo único que necesitas para producir este hidrógeno es agua y energía renovable, con lo cual está totalmente libre de contaminación. Se forma un hidrógeno verde que no está contaminado y su ventaja frente al resto de maneras de acumular energía es que se puede utilizar en muchos sectores. Se puede volver a convertir en electricidad con una pila de combustible, algo análogo a una batería que después la volverías a transformar en electricidad o en una bomba hidroeléctrica con el mismo fin. Pero es que el hidrógeno además lo puedes insertar en otros sectores directamente. Uno de ellos, muy importante, es el sector industrial. Este hidrógeno verde podría reemplazar al hidrógeno que se utiliza a día de hoy, que es negro o azul porque proviene principalmente de reformado de gas natural con o sin captura de CO2. Entonces se trataría de reemplazar este hidrógeno que contamina en el sector industrial, en industrias tan relevantes como la producción de amoniaco, para obtener biofertilizantes, la fabricación de bioetanol o biometanol y de ahí diferentes biocombustibles, en la industria de la siderurgia, en las refinerías…

Ése sería un uso que ya se está produciendo y es muy importante. Aparte, el hidrógeno verde también se puede insertar directamente en la red de gas natural para generar calor y para la energía residencial, lo que a día de hoy afecta a un 5 o 7% de las tuberías, pero éstas se van a ir cambiando, así como los quemadores, para que este porcentaje sea superior. También mediante la captura de CO2 se puede metanar y formar metano. Y ese metano se metería directamente en la red de gas natural. Y por último podría dar calor industrial, directamente quemándose, ya que a estos niveles se necesita muchísima energía. En este sentido la combustión del hidrógeno lo bueno que tiene es que sólo produce agua, no CO2, y se podría insertar en muchos sectores.

Uno de esos sectores susceptibles de la utilización de hidrógeno verde es el del transporte. En algunos países se está avanzando en este sentido con la salida al mercado de coches de hidrógeno y la creación de estaciones de servicio para su repostaje. ¿En qué punto se encuentra España?

Una de las salidas del hidrógeno verde es como pila de combustible. Ésta produce electricidad, de modo que una de sus funciones más importantes sería en transportes eléctricos, similares a las baterías. Así como una batería la tienes que cargar cuando se te descarga, en este caso tendrías que volver a poner el hidrógeno, que es el combustible. Al introducir el hidrógeno, éste en la pila forma agua y electricidad. Ésos serían los coches de pila de combustible, pero en realidad se trata de un motor eléctrico. ¿Cuál es la ventaja en realidad de poder usar también la pila de combustible? Que el combustible lo inyectas. Para transporte de carga y muy grande esto es una ventaja porque no tienes que apilar muchas baterías, sino que con una sola pila cuando se te gasta el hidrógeno, lo cargas y sigues funcionando. Es una especie de gasolina, un combustible que inyectas y cuando se acaba pones más. ¿Qué ocurre? Que para que esto sea posible necesitas una red de hidrogeneras [estaciones de hidrógeno].

En países como Japón y Alemania o regiones como California, que están más avanzados y tienen más hidrogeneras, pueden implementar por tanto más coches de hidrógeno. En España a día de hoy creo que hay unas seis, algunas son privadas, pero es verdad que se está apostando por ello y ya se ha previsto una red de hidrogeneras.

¿La forma de repostar hidrógeno verde sería entonces similar a la de la gasolina o el gasóleo? ¿Y su precio?

El repostaje es similar, no sabría decir el tiempo exacto, pero es corto. Y respecto al precio, el hidrógeno verde es a día de hoy todavía al menos dos o tres veces más caro que el hidrógeno producido por reformado de metano. Hay que tener en cuenta que en gran medida el precio del hidrógeno depende del coste de la energía renovable. Entonces, cuando la energía renovable baje de precio, el coste del hidrógeno verde disminuirá. Y también depende mucho del sistema de producción del hidrógeno verde, que es lo que yo investigo y se llama “electrólisis”. En este sistema los electrolizadores y el balance de planta que es lo que llevan alrededor, los compresores, etcétera actualmente todavía son bastante caros y esto depende mucho de la demanda. Es decir, cuando aumente la producción de la electrólisis el precio bajará mucho y habrá un momento en el que compense, pero todavía tiene que disminuir el importe del hidrógeno verde.

¿Me puede explicar en qué consiste la electrólisis para la obtención de hidrógeno verde?

María Retuerto

Es un proceso en el que el agua con ayuda de energía, de electricidad, se disocia en hidrógeno y oxígeno. Es un proceso que ocurre en dos electrodos, en uno se da la producción de hidrógeno y en otro la de oxígeno. Hay diferentes tipos de electrólisis para hacerlo. El clásico, el que se lleva utilizando muchos años, es la electrólisis alcalina, donde ocurre todo en un líquido que es muy básico y corrosivo. Ése es el que se utiliza a día de hoy pero no es el ideal para acumular energía renovable, porque es lento, al ser líquido no puedes apilar varios, tienes que trabajar entre unos límites de operación…

Existen otras electrólisis mucho más novedosas, como la que yo hago, que es ácida y en sólido o la electrólisis de estado sólido que tiene que trabajar altas temperaturas, por las que se está apostando para acumular la energía renovable. El caso al que yo me dedico, la electrólisis ácida, se trata de un sistema en el que todo es sólido y puedes apilar muchos electrolizadores produciendo una gran cantidad de hidrógeno y además la respuesta es muy rápida. Es decir, es capaz de transformar los picos de electricidad que son muy rápidos, como los de viento, en hidrógeno. Tiene esas ventajas y muchos países  europeos y de otras partes del mundo están apostando por esta tecnología. La pega es su precio todavía elevado porque se utilizan titanio, metales nobles, y también es muy corrosivo porque se alcanzan potenciales altos… Entonces, lo que yo hago en particular es innovar en materiales que sean más duraderos, más eficientes y más baratos. Ahí es donde trabajo en proyectos europeos con Alemania y Francia. Tenemos en marcha un proyecto Promed con Air Liquide para producir biometanol y hay iniciativas muy interesantes. En países como Francia, Japón y Alemania están apostando por estos sistemas.

¿Estas investigaciones van en la línea de la apuesta de la Unión de Europea por la transición ecológica?

Sí, Europa ya ha definido claramente una hoja de ruta para las energías renovables y para el hidrógeno, con ciertos pilares que apuntan a electrificar la mayoría de los sectores, por supuesto usando renovables, utilizar hidrógeno verde, capturar CO2, emplear biocombustibles y aumentar la eficiencia energética. La UE ha apostado por todo ello, tanto que hay muchísimas propuestas de demanda de proyectos que vayan dirigidos a estos temas.

¿Considera que hay buenas perspectivas de futuro para la comercialización de hidrógeno verde a gran escala?

Yo creo que, a día de hoy, sí. De hecho, en España hay bastantes proyectos industriales donde están produciendo hidrógeno verde y empresas muy grandes que están apostando por él. Desde mi punto de vista lo que tenemos que hacer en España es apostar por tecnología propia. Como hemos entrado más tarde que otros países todavía estamos utilizando tecnología noruega, alemana… y ahora sería el momento para tratar de unirnos la investigación y las empresas y crear tecnología propia; creo que somos totalmente capaces de hacerlo.

Ha recibido el Premio Internacional L’Oréal-UNESCO “For Women in Science” 2021, ¿qué ha supuesto para usted este galardón como reconocimiento al trabajo de las mujeres en el mundo de la ciencia?

Creo que es un reconocimiento necesario para dar visibilidad a las mujeres científicas, de la que hemos carecido durante muchísimos años. En los cargos más altos hay todavía muchas menos mujeres y es necesario darles visibilidad, principalmente para cambiar un poco la educación de las niñas y que se vean realmente capaces, si quieren, de hacer cualquier carrera científica o técnica, a las que normalmente optan menos.

Creo que es importante hacer divulgación, ir a los colegios, y que se den cuenta de que somos personas normales y que con trabajo, ganas, esfuerzo, lucha y sin tirar la toalla es absolutamente posible dedicarse a la ciencia.

Supongo que cuantas más mujeres científicas haya, mayor será la lucha hacia una conciliación familiar y laboral real. ¿Cómo lo ha vivido usted?

Por supuesto, tenemos que mostrarlo. Yo tuve hijas relativamente pronto, a los 29 años, y enseguida me fui a vivir con ellas a Estados Unidos y a Dinamarca, con la suerte de que mi marido pudo conseguir traslados y venirse, pero lo que quiero decir es que se puede y no ha sido tan duro. Me parece una ventaja haber podido vivir esas experiencias con ellas y creo que lo importante para las mujeres es que dejemos de sentir culpabilidad por ser madres, por tener que irnos a una determinada hora del trabajo… Por cualquiera de esas cosas creo que todavía tenemos un sentimiento de culpabilidad que es muy malo y que no hace falta, porque al final las horas de trabajo las cumples, eres muy eficiente o quizás más que quien no tiene hijos por esa sensación… de modo que tenemos que cambiar esa mentalidad.

Además, el hecho de no renunciar a una carrera científica por el hecho de ser madre transmite a las hijas el mensaje de que es una opción viable.

Exacto, pero también es importante que vean que no tienes por qué llegar a las nueve de la noche a casa para triunfar en tu carrera profesional. Si se hace una vida laboral de ocho horas al día donde eres eficiente, al final se consiguen los objetivos. Por ejemplo, yo viviendo en Dinamarca aprendí muchísimo de esa sociedad porque a las cuatro y media de la tarde todo el mundo se iba a buscar a sus hijos a la guardería o al colegio y hacía vida familiar. Era maravilloso. La gente se sorprendía de que yo me sintiera culpable por tener que ir a buscarlas. En Dinamarca hacíamos a veces incluso ocho horas y media o nueve de trabajo, es verdad que para comer no se paraba, te comías un sandwich rápido, pero a las cuatro y media te ibas y habías aprovechado el día perfectamente siendo muy eficiente. Eso sí tenemos que aprenderlo todavía en España.