Argentina podría sustituir la importación de combustibles con la producción de hidrógeno
En 2010 se importaron más de 1,6 millones de m3 de nafta y gasoil por un total de 968 millones de dólares. El país podría reemplazar estas importaciones con sólo utilizar el 10% de las tierras aptas para proyectos de energías renovables distribuidas en todo el territorio. El dato surge de un estudio de factibilidad que analiza el potencial nacional para la producción de hidrógeno a partir de las energías eólica, solar y de biomasa. [14.08.2014]
Por Mariana Mendoza
Colaboradora UNCiencia
Laboratorio de Hemoderivados – UNC
mariana.mendoza@unc.edu.ar
El hidrógeno está en el horizonte. No como una utopía, sino como la realidad energética hacia la que caminan científicos, tecnólogos y tomadores de decisiones en todo el mundo, inclusive en Argentina.
Está en el horizonte de los investigadores que buscan alternativas para su almacenamiento y transporte; también en el de aquellos que analizan su aplicación en celdas de combustibles para motores eléctricos o de los que buscan optimizar su aplicación en motores de combustión interna. Está en las perspectivas futuras de las automotrices abocadas al desarrollo de vehículos alimentados por este vector energético, pero también, en las de la Secretaría de Energía de la Nación que recientemente presentó el Plan Nacional de Hidrógeno con un plazo de ejecución hasta 2030.
El hidrógeno es el norte hacia el que se encamina la búsqueda de alternativas energéticas “limpias”, conscientes del impacto altamente negativo que tiene el uso de combustibles fósiles no sólo para el medio ambiente, sino también en la salud de la población, como consecuencia de las emisiones de dióxido de carbono (CO2) a la atmósfera. En un contexto global de agotamiento de las reservas mundiales -los cálculos más optimistas prevén un agotamiento de estos combustibles en 40 años-, el hidrógeno adquiere protagonismo en la diversificación de la matriz energética.
Mientras algunos se preguntan cómo almacenarlo, transportarlo o aplicarlo al parque automotor, científicos de la Universidad Nacional de Córdoba avanzaron sobre interrogantes más fundamentales: ¿Argentina puede producirlo? ¿En qué cantidad? Y tan importante como lo anterior: ¿Puede hacerlo de manera limpia, es decir, a partir de energías renovables?
Según el estudio de factibilidad desarrollado por Ramiro Rodríguez, Ezequiel Leiva y Agustín Sigal, Argentina puede producir mil millones de toneladas métricas anuales de hidrógeno limpio, un volumen similar al que se estimó para Estados Unidos, un país con una superficie 3,5 veces mayor.
El dato cobra relevancia si se tiene en cuenta que sólo en 2010 Argentina importó más de 1,6 millones de m3 de naftas y gasoil por un total de 968 millones de dólares, lo que equivale a 486.274 toneladas de hidrógeno. Con estas proyecciones, el país estaría en condiciones no sólo de producir el hidrógeno energéticamente equivalente a los combustibles líquidos que importa, sino también de sustituir estas importaciones utilizando sólo el 10% de las tierras aptas para proyectos de energías renovables distribuidas en todo el territorio. Según datos del Indec, en el primer semestre de 2014 se importaron 5.956 millones de dólares en el rubro Combustibles y lubricantes, mientras que en 2013 y 2012 este rubro superó los 11 mil y los 9 mil millones de dólares, respectivamente.
A la vez, la utilización de hidrógeno -teniendo en cuenta la importación de combustibles de 2010- colaboraría en la disminución de emisiones de CO2 en unos 4,5 millones de toneladas anuales.
Hidrógeno, ¿dónde estás?
Es el elemento más abundante en el universo, y ocupa el décimo lugar en abundancia en la corteza terrestre. El 70% de la superficie del planeta está cubierto por agua y ésta contiene hidrógeno. No obstante, Rodríguez aclara “no está disponible como hidrógeno molecular, forma en la que es útil como vector energético o transportador de energía, y es necesario producirlo”.
Aquí cobra relevancia el poder dimensionar el potencial de los vientos, la radiación solar y la materia orgánica de origen biológico ¿Por qué? Los investigadores afirman que el hidrógeno es tan limpio como el proceso que lo produce. En esta línea, proponen utilizar la electricidad producida por las energías renovables eólica, solar y de biomasa. ¿Cómo? Aplicando esa electricidad en un proceso químico por el cual el agua se separa en sus componentes, oxígeno e hidrógeno. A este proceso se lo denomina electrólisis de agua y no es contaminante.
Las ventajas argentinas
Además de poseer un alto potencial para la obtención de hidrógeno, por la extensión de su territorio y la versatilidad de su geografía, Argentina estaría en posición de sectorizar la producción de hidrógeno según las distintas fuentes de energía renovables analizadas: eólica, solar y biomasa.
Capacidad de producción de hidrógeno en Argentina. Fuente: equipo de investigación.
A partir del estudio de la distribución de los vientos y su velocidad, la mayor o menor irradiación solar, y la disponibilidad de biomasa, los investigadores afirman que las tres fuentes de energía se complementan muy bien en términos geoespaciales. De este modo, la obtención de hidrógeno se podría realizar “de manera de contribuir a la democratización de la producción y a la regionalización de las economías”, apunta Sigal, refiriéndose a la concentración de los recursos eólicos en el sur del territorio -desde la Patagonia hasta el Departamento Río Cuarto en la provincia de Córdoba-; de irradiación solar en el noroeste, y la elevada disponibilidad de biomasa en el noreste.
Capacidad de producción de hidrógeno, según la fuente de energía. Fuente: equipo de investigación.
Gracias a la ventajosa distribución geoespacial de los recursos cada provincia estaría en condiciones de producir la cantidad de hidrógeno energéticamente equivalente al consumo de combustibles fósiles (nafta, gasoil y GNC) que requiere el transporte de su distrito provincial, desarrollando proyectos de energías renovables en uno sólo de sus departamentos.
Utilización en el transporte
La principal aplicación para la que se está explorando la utilización del hidrógeno es como combustible destinado al transporte vehicular. Puede ser utilizado en autos eléctricos “equipados con celdas de combustible, las que a través de un proceso electroquímico transforman hidrógeno y oxígeno en agua, generando la corriente eléctrica necesaria para movilizar el vehículo”, explica Rodríguez. “Estos vehículos son considerados de emisión cero porque el resultado de la combustión es vapor de agua”, agrega. En contraposición, cuando un motor quema combustible fósil, el resultado de esa combustión es CO2 y agua.
La tecnología de las celdas de combustible resulta aún muy costosa para aplicarse masivamente al transporte vehicular en Argentina, por lo que los investigadores de la UNC proponen la utilización de hidrógeno en vehículos con motores de combustión interna, mezclado con gas natural comprimido o GNC en una proporción del 20%. Es decir, por cada 10 m3 de gas, 2 serían de hidrógeno.
La proporción no es caprichosa, sino que permitiría implementar esta tecnología con adaptaciones mínimas en los vehículos y en la seguridad de los tubos de GNC –ya que el hidrógeno es más volátil-, sin necesidad de afrontar costos exorbitantes, y con el consiguiente beneficio de disminuir las emisiondes de CO2.
Distinciones útiles
El hidrógeno no es una energía en sí misma, sino un transportador de energía o vector energético. Esto lo diferencia de las energías primarias, es decir de aquellas disponibles sin intervención humana como el viento.
Actualmente, uno de los cuellos de botella de la utilización de esta tecnología radica en las posibilidades de su almacenamiento. Precisamente este es el eje de la tesis doctoral de Agustín Sigal, quien está abocado a explorar alternativas de almacenamiento en materiales carbonosos híbridos con el propósito de ofrecer una alternativa tecnológicamente viable y más segura que los tubos de baja presión de 200 a 300 Bar que se utilizan actualmente para el almacenamiento de hidrógeno en estado gaseoso. “El acopio de hidrógeno en estado líquido es mucho más costoso”, aclara Sigal.
Ramiro Rodríguez, Ezequiel Leiva y Agustín Sigal conforman un equipo interdisciplinario de investigación anclado en las facultades de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Ciencias Químicas, y Matemática, Astronomía, y Física. Leiva es también investigador del Instituto de Investigaciones Físico Químicas de doble dependencia UNC-Conicet.
El estudio que llevaron adelante es de tipo prospectivo, es decir, busca generar herramientas para la toma de decisiones e implementación de políticas a largo plazo en un área sensible como lo es la matriz energética de Argentina. En este sentido, Rodríguez aclara que su propósito no es brindar alternativas para sustituir los combustibles fósiles, sino explorar otras posibilidades que permitan diversificar la matriz energética.
Para su desarrollo recurrieron a bases de datos disponibles como el Sistema de Información Geográfica Eólico Nacional desarrollado por el Ministerio de Planificación Federal junto al Centro Regional de Energía Eólica de Chubut, el Atlas de Energía Solar de la Argentina, y el análisis de producción y consumo de biomasa elaborado por la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura), junto a un equipo interinstitucional de profesionales pertenecientes a diferentes ámbitos gubernamentales argentinos.
Estas fuentes de información permitieron a los investigadores evaluar el potencial de los recursos eólicos, solares y de biomasa y elaborar mapas, por cada una de las energías renovables, que reflejan el potencial anual de producción de hidrógeno estimado para cada departamento, expresado en toneladas por km2 .
Costo de producción
Actualmente, los investigadores están abocados al análisis de los costos de obtención del hidrógeno y aclaran que su costo final, es decir, en la boca de expendio, dependerá de la energía primaria o renovable utilizada y de las posibilidades de implementar su transporte a través de redes de gasoductos.
Hasta ahora obtuvieron algunas estimaciones utilizando como fuente de energía primaria, la eólica. «Teniendo en cuenta el costo del megavatio/hora eólico actual, el hidrógeno costaría el doble de lo que cuesta la nafta», explica Sigal. Para comprender sus palabras es necesario aclarar que producir un kilogramo de hidrógeno costaría hoy, aproximadamente, 86 pesos, pero equivale energéticamente a cuatro litros de nafta.
A pesar del elevado costo del hidrógeno en relación a la nafta, los investigadores se niegan a inclinar la balanza hacia la utilización de combustibles fósiles ya que, indican, no son costos comparables. Ezequiel Leiva aclara que, mientras las naftas y el gasoil se obtienen de un proceso de destilación o refinamiento y su consumo está subsidiado por el Estado, la obtención de hidrógeno a partir del recurso eólico, requiere un proceso de transformación de energía no subsidiado en Argentina.
Plan Nacional de Hidrógeno
Argentina sancionó la Ley Nacional de Hidrógeno Nº 26.123 en 2006, pero todavía no fue reglamentada. A pesar de ello, la Secretaría de Energía de la Nación avanzó en la elaboración del Plan Nacional del Hidrógeno, que fue presentado a principios de julio en la Universidad Nacional del Litoral (UNL).
Con un presupuesto de 42 millones de dólares y un plazo de ejecución de 16 años -el final de su implementación está previsto para 2030-, este plan contempla la creación del Centro Nacional del Hidrógeno bajo la órbita de la Secretaria de Energía. Allí se espera contar con un sistema de información centralizado que permita coordinar los esfuerzos de las universidades, los institutos tecnológicos, y el INTI.
Según detalla el portal de la UNL, el plan cuenta con 24 grandes proyectos a implementar en el corto, mediano y largo plazo. Así, “se establecen siete proyectos para corto plazo (incluido la creación del Centro Nacional de Hidrógeno), ocho de mediano plazo (posible inyección de hidrógeno en las redes de gasoductos), siete de largo plazo (vehículos de transporte, colectivos, formación de recursos humanos, producción de hidrógeno a partir de la biomasa) y dos transversales. Estos últimos son los que comienzan en 2014 y finalizan en 2030. Uno de ellos es de cooperación internacional entre países limítrofes, y el otro es el estudio y desarrollo de los aspectos sociales, culturales, y ambientales del hidrógeno”.
