Una nueva tecnología desarrollada por investigadores de Berkeley promete revolucionar la producción de hidrógeno verde – El Periódico de la Energía

Informe sobre Avances en la Producción de Hidrógeno Verde y su Alineación con los Objetivos de Desarrollo Sostenible

Introducción: El Hidrógeno Verde como Pilar de la Transición Energética

Un equipo de investigación de la Universidad de California, Berkeley, ha desarrollado una tecnología con el potencial de transformar la producción de hidrógeno verde. Este avance es fundamental para alcanzar las metas establecidas en los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), particularmente el ODS 7 (Energía Asequible y No Contaminante) y el ODS 13 (Acción por el Clima). El hidrógeno es un vector energético clave para descarbonizar sectores de difícil electrificación, como el transporte pesado y la industria química. Sin embargo, su producción actual depende mayoritariamente de combustibles fósiles, un proceso que genera significativas emisiones de dióxido de carbono. La producción de hidrógeno verde mediante electrólisis del agua, utilizando energía renovable, se presenta como la solución para romper esta dependencia y avanzar hacia una economía baja en carbono.

Innovación Tecnológica y su Impacto en los ODS

Contribución al ODS 9: Industria, Innovación e Infraestructura

La investigación se centra en una nueva generación de electrolizadores de membrana de intercambio aniónico. Esta innovación aborda directamente el ODS 9, que promueve la construcción de infraestructuras resilientes y la industrialización sostenible. Al mejorar la durabilidad y reducir los costos de los electrolizadores, esta tecnología facilita su integración a gran escala en la red eléctrica, permitiendo aprovechar los excedentes de energía eólica y solar para producir hidrógeno a precios competitivos. Se estima que esta tecnología podría reducir el costo de los electrolizadores de membrana entre cinco y diez veces, un paso decisivo para su viabilidad comercial.

Avances hacia el ODS 12: Producción y Consumo Responsables

La tecnología actual de electrolizadores presenta importantes desafíos de sostenibilidad, los cuales son abordados por esta nueva propuesta en línea con el ODS 12. Los sistemas existentes se dividen principalmente en dos categorías:

• Electrolizadores de electrólisis alcalina: Utilizan líquidos cáusticos y separadores cerámicos que limitan su rendimiento bajo las cargas intermitentes propias de las energías renovables.
• Electrolizadores de membrana de intercambio protónico (PEM): Aunque eficientes, requieren materiales críticos y costosos como el iridio y utilizan polímeros fluorados, que son altamente persistentes en el medio ambiente, contraviniendo los principios de producción responsable.

La innovación de Berkeley combina la seguridad de la tecnología de membrana con materiales de bajo costo y menor impacto ambiental, eliminando la dependencia del iridio y los polímeros fluorados.

Detalles Técnicos y Viabilidad Comercial

Solución al Problema de la Degradación

El principal obstáculo técnico para los electrolizadores de membrana de intercambio aniónico era la rápida degradación del ánodo, donde se produce la oxidación. El equipo de investigación identificó que la pérdida de electrones del polímero orgánico causaba su debilitamiento. Inspirados en soluciones para baterías, los investigadores desarrollaron una solución innovadora:

1. Se incorpora un polímero inorgánico de óxido de circonio a la mezcla que recubre el electrodo.
2. Este material crea una capa de pasivación que protege al polímero orgánico de las reacciones de oxidación.
3. Los ensayos iniciales han demostrado una reducción en la tasa de degradación de hasta 100 veces.

El ánodo se fabrica depositando un catalizador de cobalto sobre una malla de acero, que luego se recubre con la mezcla polimérica protectora, creando un ensamblaje compacto y eficiente.

Conclusión y Perspectivas Futuras

Este avance tecnológico marca un punto de inflexión en la carrera por hacer del hidrógeno verde una alternativa económicamente viable a los combustibles fósiles. Al resolver el problema crítico de la degradación de los electrodos y utilizar materiales más sostenibles y abundantes, esta investigación contribuye de manera significativa a la consecución de múltiples Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS 7, 9, 12 y 13). Aunque persisten desafíos en el almacenamiento y transporte del hidrógeno, los resultados obtenidos abren la puerta a una era en la que el hidrógeno generado por electrólisis pueda competir directamente con las fuentes fósiles sin necesidad de subsidios, acelerando así la transición energética global.

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 en una innovación tecnológica para “transformar la producción de hidrógeno verde”, que se describe como una “alternativa para almacenar energía renovable a largo plazo”. El objetivo principal de la investigación es reducir el costo de los electrolizadores para que el hidrógeno verde, producido con electricidad de fuentes eólicas y solares, sea una alternativa limpia y económicamente viable, abordando directamente la necesidad de energía asequible y no contaminante.

• ODS 9: Industria, innovación e infraestructura

  La noticia describe una innovación científica desarrollada por investigadores de la Universidad de California, Berkeley. Se trata de una “nueva tecnología de electrólisis basada en polímeros conductores de iones, capaces de reducir significativamente los costos de fabricación”. Este avance representa una mejora en la capacidad tecnológica del sector energético y promueve la adopción de procesos industriales limpios, modernizando la infraestructura para una producción de hidrógeno sostenible.

• ODS 13: Acción por el clima

  El artículo contrapone el hidrógeno verde con el hidrógeno tradicional obtenido de “gas natural y carbón, procesos que emiten grandes cantidades de dióxido de carbono”. Al desarrollar una tecnología que abarata la producción de hidrógeno verde, que “solo libera oxígeno como subproducto”, se contribuye directamente a la mitigación del cambio climático al reducir la dependencia de los combustibles fósiles y las emisiones de gases de efecto invernadero en sectores clave como el transporte pesado y la industria química.

• ODS 12: Producción y consumo responsables

  La investigación busca no solo la eficiencia económica sino también la sostenibilidad de los materiales. La nueva tecnología, conocida como electrolizador de membrana de intercambio aniónico, utiliza materiales de bajo costo y evita el uso de “electrodos de iridio —un metal escaso y costoso— y polímeros fluorados altamente persistentes en el medio ambiente”, que son característicos de otras tecnologías. Esto promueve un uso más eficiente de los recursos naturales y una gestión ecológicamente más racional de los productos químicos.

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 artículo destaca que el hidrógeno verde es una “alternativa para almacenar energía renovable a largo plazo”, lo que permite gestionar la intermitencia de fuentes como la eólica y la solar. Al hacer más barata su producción, la tecnología permite “integrarlos de manera eficiente a la red eléctrica para absorber excedentes renovables”, facilitando así un mayor uso de energías renovables en el sistema energético global.

• Meta 9.4: Modernizar la infraestructura y reconvertir las industrias para que sean sostenibles, utilizando los recursos con mayor eficacia y promoviendo la adopción de tecnologías y procesos industriales limpios y ambientalmente racionales.

  La innovación descrita es una tecnología limpia diseñada para reconvertir la industria de producción de hidrógeno. El objetivo de “reducir entre cinco y diez veces el costo de los electrolizadores de membrana” y hacer que el hidrógeno verde pueda “competir con las fuentes fósiles sin necesidad de subsidios” es un paso clave para que industrias como la de fertilizantes y el transporte pesado se vuelvan más sostenibles.

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

  El artículo en su totalidad es un ejemplo de esta meta. Detalla el trabajo de “un equipo de investigadores de la Universidad de California, Berkeley” que, a través de la investigación científica, ha logrado un avance tecnológico significativo para resolver el “problema de la degradación del electrodo ánodo” en los electrolizadores, mejorando así la capacidad tecnológica del sector de la energía limpia.

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 9.4.1: Emisiones de CO2 por unidad de valor añadido.

  Este indicador está implícito. El artículo señala que la producción actual de hidrógeno a partir de gas natural y carbón “emiten grandes cantidades de dióxido de carbono”. La transición al hidrógeno verde, que “solo libera oxígeno como subproducto”, reduciría directamente las emisiones de CO2 en los sectores industriales que lo utilizan, sirviendo como una medida clara del progreso hacia una industria más limpia.

• Indicador implícito: Costo de producción de energía limpia.

  Aunque no es un indicador formal de los ODS, el costo es una métrica central en el artículo. El progreso de la tecnología se mide por su capacidad para “reducir entre cinco y diez veces el costo de los electrolizadores” y permitir la generación de “hidrógeno a precios competitivos”. La reducción del costo por kilogramo de hidrógeno verde es un indicador clave para medir el avance hacia la Meta 7 (Energía asequible).

• Indicador implícito: Durabilidad y eficiencia de la tecnología.

  El artículo menciona explícitamente una métrica de rendimiento que puede usarse como indicador: la “reducción de la tasa de degradación de hasta 100 veces”. Este avance en la durabilidad de los electrodos es un indicador directo de la mejora tecnológica (Meta 9.5) y de la viabilidad a largo plazo de esta infraestructura de energía limpia.

4. Tabla de ODS, metas e indicadores

Fuente: elperiodicodelaenergia.com