Avances para una producción sostenible de hidrógeno verde – urjc.es

Informe sobre Avances en la Producción de Hidrógeno Verde y su Contribución a los Objetivos de Desarrollo Sostenible

La transición hacia un sistema energético global sostenible, en línea con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), exige el desarrollo de fuentes de energía limpias y asequibles. El hidrógeno verde se posiciona como un vector energético fundamental para alcanzar las metas del ODS 7 (Energía Asequible y No Contaminante) y el ODS 13 (Acción por el Clima). Su producción, sin embargo, presenta desafíos tecnológicos significativos para garantizar que sea eficiente y ambientalmente neutra. Este informe detalla un avance clave en este campo, desarrollado por un equipo de investigación de la Universidad Rey Juan Carlos (URJC).

Desarrollo de Nuevos Materiales para la Producción Solar de Hidrógeno

El Grupo de Ingeniería Química y Ambiental (GIQA) de la URJC ha centrado sus esfuerzos en la creación de materiales innovadores capaces de generar hidrógeno verde mediante un proceso que utiliza exclusivamente energía solar térmica. Esta línea de investigación aborda directamente el ODS 9 (Industria, Innovación e Infraestructura), al promover una tecnología limpia y fomentar la innovación para la descarbonización industrial.

Metodología: División Termoquímica del Agua

La investigación, publicada en la revista Catalysis Today, se basa en el ciclo de división termoquímica del agua. Este proceso se fundamenta en el uso de materiales cerámicos de la familia de las perovskitas, los cuales presentan una alta movilidad de oxígeno en su estructura. El ciclo operativo se puede resumir en los siguientes pasos:

1. Los materiales se calientan a altas temperaturas utilizando energía solar concentrada, lo que provoca la liberación de oxígeno de su estructura.
2. Posteriormente, los materiales reaccionan con vapor de agua.
3. En esta reacción, se produce hidrógeno puro y los materiales recuperan el oxígeno perdido, quedando listos para iniciar un nuevo ciclo.

La investigadora María Linares Serrano destaca que “este ciclo puede repetirse muchas veces, lo que lo convierte en una alternativa prometedora para la producción continua de hidrógeno renovable”.

Principales Hallazgos y Ventajas Competitivas

El estudio presenta una nueva familia de materiales que optimizan significativamente el proceso, alineándose con la necesidad de desarrollar tecnologías eficientes y sostenibles. Las ventajas clave incluyen:

• Reducción de la Temperatura de Operación: Los nuevos materiales permiten una producción eficaz de hidrógeno a temperaturas inferiores a 1000 ºC, en contraste con los 1300-1500 ºC requeridos por procesos convencionales. Esta reducción disminuye los requerimientos energéticos y los costes de infraestructura.
• Alta Estabilidad y Durabilidad: Las perovskitas demuestran ser activas, estables y duraderas a lo largo de múltiples ciclos, garantizando la viabilidad del proceso a largo plazo.
• Contribución a la Economía Circular: Al ser un ciclo cerrado donde el material se regenera, se minimiza la generación de residuos y el consumo de recursos.

Escalado Industrial y Aplicación en Reactores Solares

Para facilitar la transición de la escala de laboratorio a la aplicación industrial, la investigación ha ido más allá del uso de materiales en polvo. Se han desarrollado estructuras porosas funcionales que mejoran el rendimiento del proceso y su integración en reactores solares.

Optimización Estructural para la Producción a Gran Escala

Los materiales han sido moldeados en diversas formas para maximizar la eficiencia:

• Pellets
• Espumas cerámicas
• Capas delgadas sobre soportes monolíticos

Estas configuraciones mejoran el contacto entre los gases y el material sólido, y optimizan la transferencia de calor dentro de los reactores solares volumétricos. Como resultado, se ha logrado un aumento significativo en la cantidad de hidrógeno producido, un paso crucial para hacer de esta tecnología una solución viable para la producción a gran escala y contribuir al desarrollo de Ciudades y Comunidades Sostenibles (ODS 11) mediante el suministro de energía limpia.

Conclusión: Un Avance Estratégico para la Agenda 2030

Este trabajo representa un progreso tangible en la búsqueda de soluciones eficientes para la producción de hidrógeno verde. Al reducir la temperatura de operación y mejorar la eficiencia mediante el diseño de materiales avanzados, esta investigación contribuye directamente a la viabilidad técnica y económica del hidrógeno como pilar de la descarbonización. El apoyo de proyectos como RHYDROGENALTES y la red ACES4NET0 subraya el compromiso institucional con la innovación orientada a cumplir los Objetivos de Desarrollo Sostenible, convirtiendo la promesa del hidrógeno verde en una realidad cada vez más accesible.

1. ¿Qué Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) se abordan o están conectados con los temas destacados en el artículo?

• ODS 7: Energía asequible y no contaminante

  El artículo se centra directamente en la producción de “hidrógeno verde”, descrito como una fuente de “energía más limpia y sostenible”. El objetivo de la investigación es desarrollar un método eficiente para generar este combustible renovable utilizando calor solar, lo que contribuye a la transición energética y al acceso a energías limpias.

• ODS 9: Industria, innovación e infraestructura

  La investigación desarrollada por la URJC representa un avance en innovación y tecnología. El artículo describe el desarrollo de “nuevos materiales cerámicos” y su moldeo en “estructuras más funcionales” para mejorar la eficiencia. Este esfuerzo por mejorar los procesos industriales para que sean más sostenibles y eficientes se alinea con el fomento de la innovación y la modernización de la industria.

• ODS 13: Acción por el clima

  El principal motivador del desarrollo del hidrógeno verde, según el artículo, es su potencial para “reducir la dependencia de los combustibles fósiles y contribuir a la reducción de emisiones de CO2”. Al ser un combustible que “solo emite vapor de agua al utilizarse”, esta tecnología es una herramienta directa para mitigar el cambio climático.

• ODS 17: Alianzas para lograr los objetivos

  El artículo menciona explícitamente la colaboración entre diferentes entidades para llevar a cabo la investigación. El proyecto “RHYDROGENALTES” fue financiado por el “Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y la Agencia Española de Investigación (AEI)”, y la investigación continuará gracias a la red “ACES4NET0”, financiada por la “Comunidad de Madrid”. Esto demuestra una alianza entre el sector académico y las instituciones públicas para avanzar en el desarrollo sostenible.

2. ¿Qué metas específicas de los ODS se pueden identificar en función del contenido del artículo?

• Meta 7.2: Aumentar considerablemente la proporción de energía renovable en el conjunto de fuentes energéticas.

  El proyecto busca desarrollar una forma de “producción continua de hidrógeno renovable” a “gran escala”. El éxito de esta tecnología contribuiría directamente a aumentar la proporción de energías limpias, como el hidrógeno verde, en el mix energético global.

• Meta 9.4: Modernizar la infraestructura y reconvertir las industrias para que sean sostenibles.

  La investigación se enfoca en crear tecnologías y materiales que permitan una producción de hidrógeno más eficiente y a temperaturas más bajas (“por debajo de los 1000 ºC”). Este avance facilita “su integración en reactores solares volumétricos”, lo que representa una reconversión tecnológica hacia procesos industriales más limpios y sostenibles.

• Meta 9.5: Aumentar la investigación científica y mejorar la capacidad tecnológica de los sectores industriales.

  El artículo en sí es el resultado de una investigación científica publicada en la revista “Catalysis Today”. El trabajo del “Grupo de Ingeniería Química y Ambiental (GIQA)” de la URJC es un claro ejemplo de investigación y desarrollo (I+D) destinado a mejorar la capacidad tecnológica para la producción de energía limpia.

• Meta 13.2: Incorporar medidas relativas al cambio climático en las políticas, estrategias y planes nacionales.

  El desarrollo de tecnologías como la producción de hidrógeno verde es una medida estratégica fundamental para que los países puedan cumplir sus compromisos de reducción de emisiones. El artículo destaca que este combustible es “clave para… la reducción de emisiones de CO2”, lo que lo convierte en una solución práctica para los planes de acción climática.

3. ¿Hay algún indicador de los ODS mencionado o implícito en el artículo que pueda usarse para medir el progreso hacia los objetivos identificados?

• Indicador 7.2.1: Proporción de la energía renovable en el consumo final total de energía.

  Aunque no se menciona una cifra, el objetivo de lograr una “producción de hidrógeno verde a gran escala” implica directamente un aumento en la disponibilidad de energía renovable. El éxito del proyecto se mediría por la cantidad de hidrógeno producido que podría integrarse en el consumo energético, contribuyendo a este indicador.

• Indicador 9.5.1: Gastos en investigación y desarrollo como proporción del PIB.

  El artículo menciona que la investigación fue financiada por el “Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y la Agencia Española de Investigación (AEI)”. Esta financiación es una manifestación directa de la inversión en I+D, que es lo que mide este indicador. La existencia de proyectos como “RHYDROGENALTES” y redes como “ACES4NET0” refleja el gasto en investigación.

• Indicador 13.2.2: Total de emisiones de gases de efecto invernadero por año.

  El propósito fundamental de la tecnología descrita es la “reducción de emisiones de CO2”. El impacto de esta innovación se podría medir directamente a través de la reducción potencial de emisiones de gases de efecto invernadero si se implementa a gran escala, reemplazando a los combustibles fósiles.

4. Cree una tabla con tres columnas titulada ‘ODS, metas e indicadores’ para presentar los hallazgos del análisis del artículo.

Fuente: urjc.es