{"id":56,"date":"2022-09-23T23:43:08","date_gmt":"2022-09-23T23:43:08","guid":{"rendered":"http:\/\/sandbox.avotz.com\/liberianuevawp\/?p=56"},"modified":"2022-09-26T17:23:09","modified_gmt":"2022-09-26T17:23:09","slug":"la-descarbonizacion-y-el-hidrogeno-verde","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/sandbox.avotz.com\/liberianuevawp\/la-descarbonizacion-y-el-hidrogeno-verde\/","title":{"rendered":"La descarbonizaci\u00f3n y el hidr\u00f3geno verde"},"content":{"rendered":"\n

Por miles de a\u00f1os, el ser humano ha satisfecho sus requisitos energ\u00e9ticos quemando combustibles a base de carbono, como, por ejemplo, la le\u00f1a, el cascajo, el bagazo de la ca\u00f1a y el carb\u00f3n mineral que no es m\u00e1s que desechos vegetales petrificados en la corteza de la Tierra cientos de millones de a\u00f1os atr\u00e1s.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n

M\u00e1s adelante, el ser humano descubri\u00f3 el petr\u00f3leo y el gas natural que tambi\u00e9n provienen de vegetaci\u00f3n petrificada. <\/p>\n\n\n\n

En la era moderna, el petr\u00f3leo se refina para producir, keros\u00e9n (Canf\u00edn), gasolina, Diesel, bunker, y algunos otros derivados. Todos son cadenas de mol\u00e9culas de carbono con hidr\u00f3geno y por eso se les llama hidro-carburos.<\/p>\n\n\n\n

Igual que la le\u00f1a, el bagazo y el carb\u00f3n, los hidro carburos tienen gran afinidad con el ox\u00edgeno y juntos, a suficiente temperatura, producen el fuego \u2013 es decir, se queman \u2013 y producen m\u00e1s calor y energ\u00eda de la que el fuego necesita para mantenerse. La energ\u00eda excedente la usamos para cocinar, calentar agua, alimentar los motores de nuestros veh\u00edculos, carros, buses, tractores, trenes, aviones, barcos, y para hacer cemento y fundir metales y muchas otras aplicaciones que nos ayudan a vivir mejor.<\/p>\n\n\n\n

En el mundo industrial, el ser humano ha perfeccionado la producci\u00f3n y la quema de combustibles a base de carbono, pero hay un problema: el carbono y el ox\u00edgeno, al juntarse forman di\u00f3xido y mon\u00f3xido de carbono, ambos gases t\u00f3xicos para el organismo. Por eso se inventaron las chimeneas en las casas, en las f\u00e1bricas y en las refiner\u00edas, en los barcos y las muflas en los carros, buses, camiones, trenes. Miles de aviones en el aire cada d\u00eda, dejan estelas de gases en la estrat\u00f3sfera que contaminan y contribuyen directamente al calentamiento de la atm\u00f3sfera.<\/p>\n\n\n\n

\n
\n

Es posible que nuestros antepasados, al ver el humo que sal\u00eda de la quema (especialmente cuando no ten\u00eda suficiente ventilaci\u00f3n y sal\u00eda el humo m\u00e1s negro) se percataron de que estaban contaminando la atm\u00f3sfera que respiraban, pero esa era tan inmensa que el humo se disipaba y el aire puro siempre retornaba.<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n
\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n<\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

Pero hoy sabemos que el aire puro que retorna despu\u00e9s de la quema no es tan puro c\u00f3mo el de antes de la quema. Hoy, con siete mil millones de habitantes en el planeta quemando hidrocarburos todos los d\u00edas, el aire puro ya no retorna.<\/p>\n\n\n\n

Hay otro problema del que nos percatamos hace unos 30 a\u00f1os con los datos de sensores en sat\u00e9lites orbitando y observando nuestro planeta. El sobre calentamiento de la atm\u00f3sfera por la alta concentraci\u00f3n de di\u00f3xido de carbono, CO2<\/sub> (el principal producto de la combusti\u00f3n de hidro carburos) y de metano, CH4<\/sub>, otro hidro carburo y principal componente del gas natural y el biog\u00e1s y que, a\u00fan en pocas concentraciones, es un potente calentador atmosf\u00e9rico (m\u00e1s de 25 veces la potencia del CO2<\/sub>). Si lo usamos como fuente de energ\u00eda, tenemos que tener cuidado de que no haya fugas en su distribuci\u00f3n y transporte. <\/p>\n\n\n\n

El carbono, nuestro amigo en la modernizaci\u00f3n, se ha convertido en nuestro enemigo. Ahora queremos descarbonizarnos. \u00bfPero c\u00f3mo?<\/p>\n\n\n\n

Afortunadamente hay varias opciones \u2013 cada una \u00fatil en cierto nicho \u2013 y todas las debemos considerar.<\/p>\n\n\n

\n
\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n

Empecemos por saber que pr\u00e1cticamente toda la energ\u00eda que usamos viene del Sol. \u00a1La cantidad de energ\u00eda solar que ba\u00f1a la Tierra todos los d\u00edas es inmensa! Y m\u00e1s que suficiente para abastecer nuestras necesidades. La energ\u00eda solar produce el viento (energ\u00eda e\u00f3lica); tambi\u00e9n evapora el agua de los mares que luego se precipita como lluvia en las monta\u00f1as y la capturamos para luego utilizarla como energ\u00eda hidroel\u00e9ctrica; tambi\u00e9n ilumina paneles solares que la convierten directamente en electricidad utilizable. La energ\u00eda solar tambi\u00e9n produce las plantas que terminan en biomasa y biocombustibles que quemamos para generar electricidad. Hace cientos de millones de a\u00f1os la energ\u00eda solar produjo densa vegetaci\u00f3n en nuestro planeta. Esta qued\u00f3 sepultada y se convirti\u00f3 en petr\u00f3leo y gas natural. En fin, pr\u00e1cticamente toda la energ\u00eda que consumimos, de una forma u otra, proviene del Sol. El problema es c\u00f3mo almacenarla para usarla cuando nos convenga. <\/p>\n\n\n\n

\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n<\/figure>\n\n\n\n

Hay varias opciones que no incluyen carbono, como las represas y embalses para almacenar energ\u00eda hidroel\u00e9ctrica, el aire comprimido, las bater\u00edas, el hidr\u00f3geno verde, entre otras. Aqu\u00ed vamos a explorar el hidr\u00f3geno verde.<\/p>\n\n\n\n

\u00bfQu\u00e9 es el hidr\u00f3geno? \u2013 Es el elemento m\u00e1s simple, com\u00fan y abundante en el universo conocido. En un gas invisible, inflamable, no tiene olor. Tiene muchos usos industriales y como combustible, kilo por kilo, es el que m\u00e1s energ\u00eda almacena. 1kg de H2<\/sub> contiene la misma energ\u00eda que 4 litros de gasolina (8 litros, en t\u00e9rminos de distancia recorrida). Combinado con el ox\u00edgeno produce agua. <\/p>\n\n\n\n

Dos mol\u00e9culas de hidr\u00f3geno se combinan con una de ox\u00edgeno y producen dos mol\u00e9culas de agua<\/p>\n\n\n\n

El hidr\u00f3geno presenta una gran oportunidad estrat\u00e9gica para que Costa Rica pueda establecer una econom\u00eda descarbonizada. Costa Rica consume ~170,000 TJ\/a\u00f1o de energ\u00eda, de los cuales solo ~36,000 TJ\/a son electricidad. El resto, ~135,000 TJ\/a son hidrocarburos importados (que se usan principalmente en el transporte). <\/p>\n\n\n\n

Nuestro reto es reemplazar esos ~135,000 TJ\/a de hidrocarburos con hidr\u00f3geno verde dom\u00e9stico. \u00bfSer\u00e1 posible?<\/p>\n\n\n\n

La respuesta es S\u00ed. El potencial renovable de Costa Rica es pr\u00e1cticamente el doble ~274,000 TJ\/a (datos del MINAE).<\/p>\n\n\n\n

El aparato que transforma el hidr\u00f3geno en electricidad se llama una \u201cCelda de Combustible\u201d otros la llaman \u201cPila Electroqu\u00edmica\u201d o \u201cPila de Hidr\u00f3geno.\u201d Es un ensamble de m\u00faltiples placas de materiales catalizadores, membranas y electrodos que combinan el hidr\u00f3geno almacenado en un tanque con el ox\u00edgeno del aire y producen electricidad y agua pura. No tienen partes movibles y no producen ninguna contaminaci\u00f3n. <\/p>\n\n\n\n

\n
\"\"
Celda de combustible<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"\"
Diagrama de una celda de combustible<\/figcaption><\/figure>\n<\/figure>\n\n\n\n

Las celdas de combustible se perfeccionaron en el programa espacial y suministraron electricidad y agua potable a las naves Gemini y Apolo en los vuelos a la Luna en la d\u00e9cada de los 60 y 70 y a los Transbordadores Espaciales entre 1980 y 2010. Hoy, la tecnolog\u00eda es un elemento importante en la descarbonizaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

Aunque el hidr\u00f3geno es el elemento m\u00e1s abundante en la naturaleza, en la Tierra no aparece solo, sino combinado con otros elementos, como el ox\u00edgeno en el agua, o el carbono en los hidrocarburos y carbohidratos. Por lo tanto, para utilizarlo tenemos que primero liberarlo. Precisamente ese proceso de liberaci\u00f3n es el que nos permite almacenar energ\u00eda.<\/p>\n\n\n\n

El proceso que nos permite liberar y almacenar grandes cantidades de hidr\u00f3geno sin involucrar carbono es la electr\u00f3lisis del agua y el aparato que lo logra se llama \u201celectrolizador.\u201d El electrolizador es lo opuesto a la celda de combustible. Un ensamble de placas catalizadoras, membranas y electrodos, sujetos a una fuente el\u00e9ctrica, rompen (disocian) las mol\u00e9culas de agua en sus dos componentes, el hidr\u00f3geno y el ox\u00edgeno.<\/p>\n\n\n\n

\n
\"\"
Electrolizador<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"\"
Diagrama de un electrolizador<\/figcaption><\/figure>\n<\/figure>\n\n\n\n

Si la electricidad que usamos para la electr\u00f3lisis es limpia y renovable, se dice que el hidr\u00f3geno que obtenemos es \u201chidr\u00f3geno verde.\u201d Ese es el hidr\u00f3geno que deseamos producir en Costa Rica para lograr la descarbonizaci\u00f3n de nuestra energ\u00eda.<\/p>\n\n\n\n

El hidr\u00f3geno que obtenemos con el electrolizador es un gas que debemos comprimir con un compresor para guardarlo en tanques a alta presi\u00f3n. Eso, por supuesto, requiere energ\u00eda adicional. Podemos tambi\u00e9n guardarlo como l\u00edquido si lo enfriamos a bajas temperaturas, pero eso requiere a\u00fan m\u00e1s energ\u00eda y solo se utiliza cuando se transporta en grandes cantidades en veh\u00edculos cisterna. Hay otras formas de almacenar el hidr\u00f3geno para transportarlo que son m\u00e1s pr\u00e1cticas y demandan menos energ\u00eda. Una de ellas es convertirlo en amon\u00edaco (NH3<\/sub>). Este compuesto qu\u00edmico contiene m\u00e1s hidr\u00f3geno \u2013 hasta dos veces m\u00e1s \u2013 en un dado volumen que a\u00fan el hidr\u00f3geno l\u00edquido.<\/p>\n\n\n\n

En el ciclo del hidr\u00f3geno verde, electricidad renovable y limpia entran a un electrolizador que retorna hidr\u00f3geno y ox\u00edgeno gaseosos. El hidr\u00f3geno se comprime y se guarda para uso en demanda. Cuando esta ocurre, el hidr\u00f3geno se recombina en una celda de combustible con el ox\u00edgeno del aire para retornar electricidad y agua pura. El agua que se utiliz\u00f3 en la producci\u00f3n del hidr\u00f3geno se retorna limpia al medio ambiente.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Ciclo del Hidr\u00f3geno<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Hay dos tipos de veh\u00edculos el\u00e9ctricos: veh\u00edculos el\u00e9ctricos de bater\u00edas (BEVs, por sus siglas en ingl\u00e9s) y veh\u00edculos el\u00e9ctricos de celda de combustible (FCEVs, por sus siglas en ingl\u00e9s).<\/p>\n\n\n\n

El hidr\u00f3geno se puede utilizar en todos los tipos de movilidad el\u00e9ctrica: Autos, Buses, Camiones, Trenes, Barcos, Aviones, Montacargas, Tractores, etc.<\/p>\n\n\n\n

\n
\"\"<\/figure>\n<\/figure>\n\n\n\n

Sin embargo, el nicho m\u00e1s atractivo del hidr\u00f3geno es el transporte pesado (buses, camiones, trenes, barcos, aviones), donde las bater\u00edas no dan buen rendimiento por el tiempo de recarga y lo pesadas que son. Tambi\u00e9n el hidr\u00f3geno es atractivo en el nicho de los montacargas el\u00e9ctricos por la r\u00e1pida recarga y la potencia constante de la celda de combustible en comparaci\u00f3n a la p\u00e9rdida de potencia de las bater\u00edas cuando llegan a bajo nivel de carga.<\/p>\n\n\n\n

La cadena de valor del hidr\u00f3geno verde va mucho m\u00e1s all\u00e1 de la movilidad el\u00e9ctrica. Varias aristas de negocios son ya evidentes, incluyendo el amon\u00edaco verde con aplicaciones en la industria de fertilizantes, los combustibles de aviaci\u00f3n sostenibles, llamados SAF (por sus siglas en ingl\u00e9s) y otros combustibles sint\u00e9ticos (e-fuels), el agua pura y el ox\u00edgeno, ambos subproductos de la electr\u00f3lisis y la producci\u00f3n de electricidad.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Cadena de valor del hidr\u00f3geno verde<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

En el 2011, Costa Rica inici\u00f3 su camino al hidr\u00f3geno verde y hoy nuestro pa\u00eds es l\u00edder latinoamericano en la implementaci\u00f3n de la tecnolog\u00eda.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Camino al hidr\u00f3geno verde en Costa Rica<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

En la Ciudad de Liberia, Costa Rica posee el \u00fanico ecosistema de transporte integrado de hidr\u00f3geno verde en Am\u00e9rica Latina. Costa Rica fue el segundo pa\u00eds latinoamericano, despu\u00e9s de Brasil, en incorporarse a el International Partnership on Hydrogen and Fuel Cells in the Economy (IPHE<\/a>), una organizaci\u00f3n dedicada a acelerar la transici\u00f3n global al hidr\u00f3geno en todos los sectores de la econom\u00eda. <\/p>\n\n\n\n

\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n<\/figure>\n\n\n\n

El ecosistema de transporte con hidr\u00f3geno verde en Costa Rica mantiene operaciones de un autob\u00fas el\u00e9ctrico urbano de celda de combustible que se usa principalmente para demostraciones y actividades especiales. Tambi\u00e9n el ecosistema, en colaboraci\u00f3n con Purdy Motor SA., alimenta una peque\u00f1a flota de veh\u00edculos Toyota Mirai sedans que operan en la provincia de Guanacaste. El ecosistema tiene una capacidad de almacenamiento de 60 kg the hidr\u00f3geno verde y dos dispensadores tipo H35 y H70. El primero es primordialmente para buses y camiones y el segundo es capaz de cargas r\u00e1pidas a autom\u00f3viles.<\/p>\n\n\n\n

La planta de hidr\u00f3geno verde de Liberia opera un dispensador H35 para buses y camiones y otro, tipo H70, de carga r\u00e1pida para autom\u00f3viles. Una planta solar y e\u00f3lica suministra energ\u00eda renovable al ecosistema.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Por miles de a\u00f1os, el ser humano ha satisfecho sus requisitos energ\u00e9ticos quemando combustibles a base de carbono, como, por ejemplo, la le\u00f1a, el cascajo, el bagazo de la ca\u00f1a y el carb\u00f3n mineral que no es m\u00e1s que desechos vegetales petrificados en la corteza de la Tierra cientos de millones de a\u00f1os atr\u00e1s.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":74,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[1],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/sandbox.avotz.com\/liberianuevawp\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/56"}],"collection":[{"href":"https:\/\/sandbox.avotz.com\/liberianuevawp\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/sandbox.avotz.com\/liberianuevawp\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/sandbox.avotz.com\/liberianuevawp\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/sandbox.avotz.com\/liberianuevawp\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=56"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/sandbox.avotz.com\/liberianuevawp\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/56\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":101,"href":"https:\/\/sandbox.avotz.com\/liberianuevawp\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/56\/revisions\/101"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/sandbox.avotz.com\/liberianuevawp\/wp-json\/wp\/v2\/media\/74"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/sandbox.avotz.com\/liberianuevawp\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=56"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/sandbox.avotz.com\/liberianuevawp\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=56"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/sandbox.avotz.com\/liberianuevawp\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=56"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}