El hat-trick del hidrógeno verde en el desarrollo sostenible de Chile

En noviembre próximo se cumple un año del lanzamiento del plan estratégico de Chile en hidrógeno verde (H2V). Para seguir avanzando en este plan, es de vital importancia invertir aceleradamente en investigación y desarrollo tecnológico, que es la única manera de lograr el hidrógeno verde más económico del planeta y así evitar altos costos de subsidios para su implementación. Un trabajo interdisciplinario entre especialistas de las áreas de química, ciencias de los materiales, física e ingeniería juegan un papel fundamental en la investigación sobre cómo mejorar la eficiencia de las energías renovables, nuevos electrodos para los electrolizadores y celdas de combustible, almacenamiento del hidrógeno y aplicación para ser desarrollada en nuestro país.

Por otro lado, es necesario impulsar el H2V mediante un trabajo mancomunado entre el sector público-privado y académico-industrial, no solo como alternativa directa para ser utilizado como combustible, sino también como materia prima para diversos procesos industriales, contribuyendo de esta manera a mitigar las emanaciones de CO2, potenciar la economía, desarrollar la investigación y tecnología nacional e incrementar la generación de nuevos empleos. Es importante destacar que esto equivale a incentivar los tres pilares fundamentales del desarrollo sostenible: economía, sociedad y medioambiente; de esta manera, el H2V se adjudica un hat-trick en el desarrollo sostenible del país.

En primer lugar, uno se podría preguntar ¿por qué solo ahora se están implementando planes estratégicos nacionales en H2V? Si bien la primera planta piloto de H2V (Solar-Wasserstoff-Bayern) comenzó a operar en 1990 en Alemania y el primer auto en funcionar con celdas de combustible (NECAR I) fue presentado por Mercedes-Benz en 1994, una de las mayores dificultades que han tenido estas tecnologías para seguir progresando fueron los altos costos de la energía renovable y electrolizadores que, de acuerdo a Lazard, la electricidad proveniente de fuentes renovables representan el 30%-60% del costo nivelado de H2V, mientras que el electrolizador “stack” contempla el 33%-45% del costo total de capital.

No obstante, el redivivo interés por el mercado del hidrógeno en los últimos años, particularmente el obtenido de energías renovables, se debe a la necesidad de lograr el objetivo mundial de carbono neutralidad, y a la drástica disminución en los precios de la energía fotovoltaica y eólica (no subsidiada) en los últimos 10 años, los cuales han decaído en un 89% (desde 359 a 40 USD/MWh) y 70% (desde 135 a 41 USD/MWh), respectivamente (Lazard, 2020 y Our World in Data, 2021).

De acuerdo con PricewaterhouseCoopers, nuestra nación actualmente es uno de los países con los precios más bajos a nivel mundial en la producción de H2V (4 USD/kg) y se espera que disminuya a un precio menor a 1,5 USD/Kg en el 2030, debido a su gran potencial en energía fotovoltaica en la zona norte y centro (global solar atlas), y en energía eólica en la zona sur del país (global wind atlas), generando ganancias anuales para el país de 30 billones de USD de aquí al 2050.

Por otra parte, el avance tecnológico de los electrolizadores en términos de manufactura y eficiencia también ha logrado mejorar los costos de implementación, un desafío científico que aún persiste es desarrollar electrodos construidos sobre la base de metales abundantes en la corteza terrestre. Actualmente se utiliza platino e iridio (metales preciosos) para fabricar electrodos. Otras naciones gigantes - como Estados Unidos - propusieron recientemente (junio de 2021) su plan “111″, que consiste en producir 1 Kg de hidrógeno verde a 1 USD en un plazo de 1 década.

Medioambientalmente, el uso de H2V ayudará a reducir las emanaciones de gases de efecto invernadero (GEI) provenientes del sector energético que usa combustibles fósiles, el cual es responsable de un 73% a nivel mundial (Our World in Data, 2016), específicamente de CO2 (dióxido de carbono). Si bien este gas no es el que presenta mayor potencial de efecto invernadero, es el que mayormente se emite (74% del total de los GEI emanados, Our World in Data, 2020). A pesar de que las emanaciones de este gas se reducirían a nivel nacional, este efecto sería insignificante a nivel global, ya que Chile posee un bajo porcentaje de emisiones de CO2 acumuladas en comparación a otros países del mundo (0,17%, Our World in Data, 2019).

Sin embargo, una mayor contribución global a la neutralidad de carbono se podría dar con el objetivo del plan estratégico de Chile de exportar H2V con el precio más económico del mundo, a los países con mayor porcentaje de emanaciones de CO2 para que utilicen el H2V como alternativa a los combustibles fósiles.

Por otra parte, se ha hablado con preocupación del consumo de agua para la producción de H2V debido a la actual escasez hídrica que aqueja al país. En este aspecto, un reciente estudio publicado en la revista científica ACS Energy Letter demuestra que el consumo de agua para generar hidrógeno en el proceso de electrólisis es insignificante en comparación a la cantidad de agua disponible. Se estima que la demanda de H2V anual para satisfacer todos los sectores económicos es de 2,3 gigatoneladas (Gt), lo cual consumiría cerca de 21 billones de m3 de agua dulce, correspondiendo a un 0,00015 % del agua dulce disponible en el planeta. Es una cifra muy baja si comparamos con los 251 billones de m3 que se utilizan anualmente en la generación de energía usando combustibles fósiles y 2.770 billones de m3 utilizados en la agricultura. Incluso utilizando agua de mar desalinizada por osmosis inversa se necesitaría un 0,000003 % del agua de mar y añadiría 0,02 USD al costo de producción de 1 Kg de H2V.

Para la sociedad, la integración de H2V en el país espera abrir cerca de 100.000 nuevos empleos en las distintas regiones. También, se impulsará el desarrollo social mediante la difusión y capacitación del público general sobre los aspectos ambientales y seguridad del uso y producción del H2V. Es importante que la implementación de este plan estratégico sea conocido no solo por el sector académico e industrial sino también por las comunidades donde se desarrollarán las plantas de producción y aplicación del H2V, los estudiantes de educación básica, media y superior, así como la población chilena en general.

En este primer aniversario del lanzamiento del plan estratégico de Chile en H2V, es importante destacar que este concepto no es nuevo, sin embargo, la oportunidad es hoy debido a la drástica disminución del costo de la energía renovable en los últimos 10 años, lo cual, sumado al potencial de Chile en energía fotovoltaica y eólica, permitirán producir y exportar el H2V más económico del planeta, fortaleciendo la economía de Chile. El H2V es el candidato más adecuado para reemplazar paulatinamente el uso de combustibles fósiles y así mitigar las emanaciones de CO2 en el planeta. La implementación de H2V además generará múltiples empleos a lo largo de todo Chile permitiendo la descentralización y capacitación de personas con nuevos conocimientos.

Chile fue llamado por el World Energy Council como “campeón escondido” en relación con su potencial para desarrollar una economía del H2V. Pues bien, es hora de salir del escondite, atreverse y cumplir acertadamente con los objetivos del plan estratégico, impulsado por la investigación y desarrollo tecnológico nacional y los pilares del desarrollo sostenible.

*Académico de la Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Adolfo Ibáñez.