{"id":441054,"date":"2022-06-20T17:52:32","date_gmt":"2022-06-20T20:52:32","guid":{"rendered":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=441054"},"modified":"2022-06-20T17:52:32","modified_gmt":"2022-06-20T20:52:32","slug":"brasil-se-apresta-a-poner-en-marcha-la-produccion-de-hidrogeno-verde","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/brasil-se-apresta-a-poner-en-marcha-la-produccion-de-hidrogeno-verde\/","title":{"rendered":"Brasil se apresta a poner en marcha la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno verde"},"content":{"rendered":"

Brasil est\u00e1 realizando un esfuerzo para ingresar al mapa mundial de la producci\u00f3n de H2V (H2 por hidr\u00f3geno y V de verde), un combustible limpio que cuenta con potencial para satisfacer la demanda de los sectores el\u00e9ctrico y automotor con bajo impacto ambiental. Para finales de este a\u00f1o, EDP Brasil, una de las empresas l\u00edderes del sector de la energ\u00eda en el pa\u00eds, tiene previsto el inicio de las actividades en una planta piloto de producci\u00f3n de H2V en S\u00e3o Gon\u00e7alo do Amarante, estado de Cear\u00e1. El hidr\u00f3geno se obtendr\u00e1 mediante la electr\u00f3lisis del agua, un proceso qu\u00edmico que utiliza una corriente el\u00e9ctrica para descomponer el agua en sus elementos constituyentes: hidr\u00f3geno (H, formando H2<\/sub>) y ox\u00edgeno (O, formando O2<\/sub>), existentes en la mol\u00e9cula de agua (H2<\/sub>O). Cuando el proceso de electr\u00f3lisis emplea fuentes de energ\u00eda renovables, como la e\u00f3lica, la solar o la derivada de la biomasa, al hidr\u00f3geno que se obtiene se lo califica como verde. La central de EDP utilizar\u00e1 energ\u00eda fotovoltaica y su capacidad productiva ser\u00e1 de 22,5 kilogramos (kg) de hidr\u00f3geno por hora. La inversi\u00f3n prevista es de 41,9 millones de reales.<\/p>\n

A menudo se\u00f1alado como el combustible del futuro, el hidr\u00f3geno posee un alto poder calor\u00edfico, casi tres veces superior al del gasoil, la gasolina y el gas natural. Cuando se transforma en energ\u00eda \u2013impulsando un motor de combusti\u00f3n o en cualquier otra aplicaci\u00f3n\u2013, no emite gases de efecto invernadero (GEI). El hidr\u00f3geno residual liberado en la atm\u00f3sfera, en contacto con el ox\u00edgeno, forma vapor de agua.<\/p>\n

El hidr\u00f3geno es el elemento qu\u00edmico m\u00e1s abundante en el Universo, y raramente puede encontr\u00e1rselo en forma aislada en la Tierra; pero est\u00e1 presente en numerosos compuestos, que incluyen al agua, los combustibles f\u00f3siles y diversos tipos de biomasa. En estos casos, la obtenci\u00f3n de este gas depende de los procesos implicados. El m\u00e1s habitual es el reformado con vapor, una reacci\u00f3n qu\u00edmica de los hidrocarburos, por lo general el gas natural, con el agua. El hidr\u00f3geno producido a trav\u00e9s de este m\u00e9todo se denomina gris, ya que su proceso de conversi\u00f3n libera CO2<\/sub> a la atm\u00f3sfera, o azul, cuando el di\u00f3xido de carbono generado durante su producci\u00f3n se captura y almacena geol\u00f3gicamente.<\/p>\n

El hidr\u00f3geno verde producido en la planta piloto de Cear\u00e1 se utilizar\u00e1 para sustituir parte del carb\u00f3n mineral que abastece a la Usina Termoel\u00e9ctrica de Pec\u00e9m (UTE Pec\u00e9m). \u201cSe trata de un proyecto de investigaci\u00f3n y desarrollo [I&D] que nos permitir\u00e1 entender los beneficios energ\u00e9ticos del hidr\u00f3geno, cuyo poder en este aspecto cuadruplica al del carb\u00f3n\u201d, dice Cayo Moraes, gerente de operaciones de EDP.<\/p>\n

La central piloto de H2V tambi\u00e9n le permitir\u00e1 a la compa\u00f1\u00eda evaluar la factibilidad t\u00e9cnica, normativa y econ\u00f3mica de la producci\u00f3n del combustible. Se espera que esta unidad proporcione los avales necesarios para poder decidir sobre la implementaci\u00f3n de una planta a escala industrial en el estado. De ser as\u00ed, el hidr\u00f3geno podr\u00eda exportarse a empresas energ\u00e9ticas europeas, generar combustible para veh\u00edculos o abastecer a industrias.<\/p>\n

El proyecto es considerado por los expertos del sector energ\u00e9tico como el primero de una serie de iniciativas destinadas a la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno verde en Brasil. Tan solo el gobierno del estado de Cear\u00e1 ya acumula 14 memorandos de entendimiento con grupos de inversi\u00f3n privados interesados en producir el combustible en el estado. \u201cPuede ser que no todos lleguen a concretarse. Pero si la mitad de los acuerdos se efectivizan, dispondremos del equivalente a una Itaip\u00fa operando en Cear\u00e1 entre 2025 y 2030\u201d, declara Roseane Medeiros, secretaria ejecutiva de Industria de la Secretar\u00eda de Desarrollo Econ\u00f3mico y Trabajo del Estado de Cear\u00e1 (Sedet). La central hidroel\u00e9ctrica de Itaip\u00fa, la mayor de su tipo en el pa\u00eds, posee una potencia instalada de 14 gigavatios (GW).<\/p>\n

Los estados de Rio Grande do Norte, Piau\u00ed, Pernambuco, Bah\u00eda, Minas Gerais, R\u00edo de Janeiro y Rio Grande do Sul tambi\u00e9n informan que han firmado memorandos con grupos empresarios generadores de energ\u00eda. La carrera por atraer proyectos de producci\u00f3n de hidr\u00f3geno verde es algo que est\u00e1 sucediendo en todo el mundo. Chile, Jap\u00f3n, Alemania, Pa\u00edses Bajos, Estados Unidos, Corea del Sur, Australia y China son algunos de los pa\u00edses que anunciaron programas nacionales de est\u00edmulo al desarrollo tecnol\u00f3gico y la producci\u00f3n de H2V.<\/p>\n

Una participaci\u00f3n \u00ednfima<\/strong>
\nSeg\u00fan Hydrogen Council, una asociaci\u00f3n que agrupa a representantes de los mayores productores de este gas, existen 520 proyectos de centrales de hidr\u00f3geno en todo el mundo. Si los planes al respecto se confirman, demandar\u00e1n inversiones por 160.000 millones de d\u00f3lares. Los c\u00e1lculos de la asociaci\u00f3n contemplan que la producci\u00f3n del combustible supere los 600 millones de toneladas al a\u00f1o (mt\/a\u00f1o), que cubrir\u00edan el 22 % de la demanda mundial de energ\u00eda en 2050, lo que permitir\u00eda una reducci\u00f3n de un 20 % de las emisiones de GEI globales. Las proyecciones de la Agencia Internacional de Energ\u00edas Renovables (Irena) son m\u00e1s modestas. Sus previsiones apuntan que el sector producir\u00e1 409 mt\/a\u00f1o hacia 2050, lo que representar\u00eda, seg\u00fan las estimaciones de la entidad, el 12 % de los requerimientos globales de energ\u00eda.<\/p>\n

Hoy en d\u00eda, la contribuci\u00f3n del hidr\u00f3geno en la matriz energ\u00e9tica mundial es \u00ednfima. Pr\u00e1cticamente la totalidad del hidr\u00f3geno que se produce, poco m\u00e1s de 100 millones de toneladas anuales, se utiliza con fines qu\u00edmicos en procesos industriales, tales como el refinado del petr\u00f3leo, la producci\u00f3n de fertilizantes, procesos sider\u00fargicos y en la industria qu\u00edmica.<\/p>\n

Los expertos pronostican que el proceso productivo de H2V predominante en los pr\u00f3ximos a\u00f1os ser\u00e1 el de electr\u00f3lisis del agua, el mismo que se ha propuesto para la central piloto cearense. Este m\u00e9todo se obtendr\u00e1 principalmente mediante plantas equipadas con electrolizadores (los equipos que realizan el proceso de la electr\u00f3lisis) alimentados por fuentes de energ\u00eda renovables, lo que garantiza que todo el proceso sea exento de GEI (v\u00e9ase la infograf\u00eda<\/em>).<\/p>\n<\/div>

\n \n \n \n <\/picture>Alexandre Affonso<\/span><\/div>
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Uno de los obst\u00e1culos principales para lograr una mayor oferta de hidr\u00f3geno verde en el mundo reside en la necesidad de avanzar en la madurez tecnol\u00f3gica de la cadena productiva del hidr\u00f3geno, seg\u00fan apunta el informe \u201cGeopolitics of the energy transformation: The hydrogen factor\u201d, publicado por la Irena en el mes de enero. Otro es su alto costo productivo y log\u00edstico.<\/p>\n

Seg\u00fan la Agencia Internacional de la Energ\u00eda (AIE), el costo del kilo de hidr\u00f3geno gris es de poco m\u00e1s de 1 d\u00f3lar, lo que lo hace competitivo en comparaci\u00f3n con el gas natural. El hidr\u00f3geno azul tiene un costo promedio de 2,3 d\u00f3lares por kilo. El kilo de hidr\u00f3geno verde se ubica entre 3 y 8 d\u00f3lares, dependiendo de la fuente de energ\u00eda utilizada y de la regi\u00f3n del mundo donde se produzca. En la Irena esperan que la ampliaci\u00f3n de la oferta mundial de energ\u00edas renovables y el aumento de la escala productiva hagan que el hidr\u00f3geno verde pueda competir con el azul para 2030 y que en el transcurso de la pr\u00f3xima d\u00e9cada, los costos de producci\u00f3n se arrimen a los que ostenta el hidr\u00f3geno gris.<\/p>\n

Seg\u00fan el Plan Nacional de Expansi\u00f3n de la Energ\u00eda (PDE 2031), dise\u00f1ado por la Empresa de Investigaci\u00f3n Energ\u00e9tica (EPE), una instituci\u00f3n vinculada al Ministerio de Minas y Energ\u00eda, Brasil re\u00fane las condiciones como para producir hidr\u00f3geno verde m\u00e1s barato que el promedio internacional. El costo estimado del H2V en el pa\u00eds \u2013ya que a\u00fan no hay una producci\u00f3n efectiva\u2013 se ubica entre 2,2 y 5,2 d\u00f3lares por kilo.<\/p>\n

\u201cLa popularizaci\u00f3n del hidr\u00f3geno sobrevendr\u00e1 por necesidad. Estamos viviendo una emergencia ambiental y el mundo ya se ha dado cuenta que no es posible seguir dependiendo de los combustibles f\u00f3siles para generar electricidad y propulsar a los veh\u00edculos\u201d, dice el ingeniero Paulo Em\u00edlio Valad\u00e3o de Miranda, director del Laboratorio de Hidr\u00f3geno del Instituto de Posgrado e Investigaciones en Ingenier\u00eda Alberto Luiz Coimbra de la Universidad Federal de R\u00edo de Janeiro (Coppe\/UFRJ) y presidente de la Asociaci\u00f3n Brasile\u00f1a del Hidr\u00f3geno (ABH2).<\/p>\n

Los electrolizadores<\/strong>
\nUna de las posibilidades con miras a reducir los costos de producci\u00f3n del hidr\u00f3geno consiste en aumentar la eficiencia de los electrolizadores. Investigadores del Centro de Desarrollo de Materiales Funcionales de la Universidad Federal de S\u00e3o Carlos (CDMF-UFSCar), uno de los Centros de Investigaci\u00f3n, Innovaci\u00f3n y Difusi\u00f3n (Cepid) financiados por la FAPESP, estudian materiales capaces de reducir el consumo de energ\u00eda en el proceso qu\u00edmico de descomposici\u00f3n de la mol\u00e9cula de agua. Tal como explica la qu\u00edmica L\u00facia Helena Mascaro Sales, directora de investigaci\u00f3n del proyecto, uno de los mejores materiales catalizadores \u2013sustancias que incrementan la velocidad de las reacciones qu\u00edmicas en la electr\u00f3lisis\u2013 son los metales nobles, principalmente el platino. Tambi\u00e9n puede utilizarse n\u00edquel, cobalto o molibdeno asociados a aleaciones de hierro, o bien como sulfuros, con un rendimiento \u00f3ptimo.<\/p>\n

El equipo de la UFSCar estudia el empleo de materiales tales como el \u00f3xido de titanio modificado con sulfuro de molibdeno o diferentes aleaciones compuestas de n\u00edquel, cobre, molibdeno y hierro. \u201cA escala de laboratorio, hemos demostrado que es posible reducir significativamente el consumo de energ\u00eda en la electr\u00f3lisis del agua\u201d, dice Mascaro Sales. La compa\u00f1\u00eda petrolera angloneerlandesa Shell, copatrocinadora junto con la FAPESP de otro proyecto de investigaci\u00f3n en el cual participa Mascaro Sales, centrada en los portadores de alta densidad energ\u00e9tica, est\u00e1 interesada en probar los catalizadores desarrollados en plantas piloto de \u00c1msterdam, en los Pa\u00edses Bajos, y en Houston (EE. UU.)<\/p>\n

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Jasper Jacobs\u2009\/\u2009Belga MAG\u2009\/\u2009AFP via Getty Images<\/span>Un autom\u00f3vil realizando una carga de hidr\u00f3geno en una estaci\u00f3n expendedora de combustible en Amberes (B\u00e9lgica)Jasper Jacobs\u2009\/\u2009Belga MAG\u2009\/\u2009AFP via Getty Images<\/span><\/p><\/div>\n

En la Universidad Federal de Cear\u00e1 (UFC), la profesora Adriana Nunes Correia, del Departamento de Qu\u00edmica Anal\u00edtica y Fisicoqu\u00edmica, tambi\u00e9n investiga materiales met\u00e1licos capaces de aumentar la eficiencia y reducir los costos de los electrolizadores. La propuesta de la investigaci\u00f3n, que todav\u00eda se encuentra en su etapa inicial, consiste en utilizar c\u00e9lulas de electr\u00f3lisis microbiana, empleando microorganismos como biocatalizadores, para producir hidr\u00f3geno a partir de las aguas residuales dom\u00e9sticas o los efluentes industriales. La idea es transformar la energ\u00eda qu\u00edmica de esas aguas en una corriente el\u00e9ctrica que posibilite la obtenci\u00f3n del gas. \u201cEste proceso permitir\u00eda producir hidr\u00f3geno y, simult\u00e1neamente, tratar los residuos org\u00e1nicos\u201d, dice Nunes Correia.<\/p>\n

En la Universidad Federal de Paran\u00e1 (UFPR) tambi\u00e9n se realizan investigaciones centradas en el hidr\u00f3geno verde. El qu\u00edmico Helton Jos\u00e9 Alves, coordinador del Laboratorio de Materiales y Energ\u00edas Renovables, se dedica al estudio de nuevas v\u00edas tecnol\u00f3gicas para la producci\u00f3n del combustible. Una de ellas utiliza bacterias acidog\u00e9nicas para degradar la biomasa residual procedente de los efluentes industriales.<\/p>\n

La investigaci\u00f3n dio como resultado la publicaci\u00f3n de dos art\u00edculos en la revista International Journal of Hydrogen Energy<\/em>. Los trabajos abordan la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno a partir de las aguas residuales de las industrias cerveceras. \u201cLa gran ventaja es la reducci\u00f3n de los costos de producci\u00f3n y la econom\u00eda de recursos h\u00eddricos\u201d, dice Alves. El proceso productivo apuntar\u00eda a la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno como soluci\u00f3n energ\u00e9tica para la propia industria donde se genera el efluente.<\/p>\n

Otra v\u00eda que se ha estudiado para producir hidr\u00f3geno es el empleo del m\u00e9todo conocido como reformado seco de biog\u00e1s. Alves explica que este sistema prev\u00e9 la utilizaci\u00f3n del metano y el di\u00f3xido de carbono presentes en el biog\u00e1s para la generaci\u00f3n de gas de s\u00edntesis, una mezcla de hidr\u00f3geno y mon\u00f3xido de carbono. El proceso tiene lugar en reactores con catalizadores met\u00e1licos a base de n\u00edquel, a una temperatura de entre 700 y 800 grados Celsius (\u00baC). Posteriormente, el gas de s\u00edntesis se purifica para obtener finalmente el hidr\u00f3geno. \u201cCon la ayuda de colaboradores, pretendemos instalar una planta piloto capaz de producir 1 kg de hidr\u00f3geno por hora en el curso de este mismo a\u00f1o\u201d, anticipa Alves. A diferencia del sistema convencional de reformado de vapor del gas natural, el sistema seco no requiere agua.<\/p>\n

El estudio de las v\u00edas de producci\u00f3n de hidr\u00f3geno que no dependen del uso de agua pura en sus procesos es de suma importancia, y es seguido de cerca por los profesionales del sector. Seg\u00fan la Irena, para producir 409 millones de toneladas anuales de hidr\u00f3geno verde y abastecer el 12 % de la demanda mundial de energ\u00eda en 2050, se consumir\u00e1n entre 7.000 y 9.000 millones de metros c\u00fabicos de agua por a\u00f1o. El total es inferior al 0,25 % del consumo de agua dulce actual. Puede parecer poco, pero se trata de un volumen impactante en un mundo en el que este recurso comienza a escasear.<\/p>\n

Proyectos<\/strong>
\n1.<\/strong> Divisi\u00f3n de Investigaci\u00f3n 1 \u2013 Portadores densos de energ\u00eda (n\u00ba 17\/11986-5<\/a>); Modalidad<\/strong> Centros de Investigaciones en Energ\u00eda; Convenio BG E&P Brasil (Grupo Shell); Investigadora responsable<\/strong> Ana Fl\u00e1via Nogueira (Unicamp); Inversi\u00f3n<\/strong> R$8.282.252,10
\n2.<\/strong> CDMF \u2013 Centro de Desarrollo de Materiales Funcionales (n\u00ba 13\/07296-2<\/a>); Modalidad<\/strong> Centros de Investigaci\u00f3n, Innovaci\u00f3n y Difusi\u00f3n (Cepid); Investigador responsable<\/strong> Elson Longo da Silva (UFSCar); Inversi\u00f3n<\/strong> R$34.869.423,03<\/p>\n

Art\u00edculos cient\u00edficos<\/strong>
\nSANTOS, H.L.S. et al<\/em>. NiMo-NiCu Inexpensive Composite with High Activity for Hydrogen Evolution Reaction<\/a>. ACS Applied Materials & Interfaces<\/strong>. 27 mar 2020.
\nSALOM\u00c3O, A.C. et al<\/em>. Towards highly efficient chalcopyrite photocathodes for water splitting: the use of cocatalysts beyond Pt<\/a>. ChemSusChem<\/strong>. 19 ago 2021.
\nARA\u00daJO, M. A. et. al.<\/em> Improved Photoelectrochemical Hydrogen Gas Generation on Sb S Films Modified with an Earth-Abundant MoS Co-Catalyst<\/a>. ACS Applied Energy Materials<\/strong>. 13 ene 2022
\nARANTES, M. K. et al<\/em>. Treatment of brewery wastewater and its use for biological production of methane and hydrogen<\/a>. International Journal of Hydrogen Energy<\/strong>. 22 sept 2017.
\nESTEVAM, A. et al<\/em>. Production of biohydrogen from brewery wastewater using Klebsiella pneumoniae isolated from the environment<\/a>. International Journal of Hydrogen Energy<\/strong>. 15 feb 2018.
\nALVES, H. J. et al<\/em>. Overview of hydrogen production technologies from biogas and the applications in fuel cells<\/a>. International Journal of Hydrogen Energy<\/strong>. 17 mar 2013.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Proyectos productivos e investigaciones acad\u00e9micas apuntan a ubicar al pa\u00eds en el mapa mundial del gas sostenible, se\u00f1alado como el combustible del futuro","protected":false},"author":538,"featured_media":441059,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[192],"tags":[276,280,296],"coauthors":[1346],"class_list":["post-441054","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-tecnologia-es","tag-bioenergia-es","tag-bioquimica-es","tag-energia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/441054","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/538"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=441054"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/441054\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":441129,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/441054\/revisions\/441129"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/441059"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=441054"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=441054"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=441054"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=441054"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}