José Ángel Peña es catedrático de Ingeniería Química de la Universidad de Zaragoza. Investigador del Grupo CREG (Catálisis, Separaciones Moleculares e Ingeniería de Reactores) en el Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A), del que es subdirector y donde coordina el área de Procesos y Reciclado. Este curso, además, se pone al frente de la coordinación en la Universidad de Zaragoza de la primera edición del Máster Interunivesitario en Tecnologías del Hidrógeno, en el que participan cinco universidades, cuatro centros de formación profesional, un centro tecnológico (FHa) y una fundación del Ministerio de Industria.
¿Cómo surge la idea de crear este Máster Interuniversitario?
Está claro que uno de los retos que tenemos en la sociedad y que ha marcado la Unión Europea es lograr una economía climáticamente neutra en 2050, por delante queda el trabajo para eliminar emisiones contaminantes y los gases de efecto invernadero. Ahora estamos liberando a la atmósfera todo el CO2 acumulado en cientos de milenios en forma de carbón, petróleo y gas natural y es necesario buscar fuentes de energía más sostenibles. En este marco surgió la idea del Máster Interuniversitario en Tecnologías del Hidrógeno (MITH), ya que el desarrollo de estas tecnologías y la generación de energías renovables son iniciativas para avanzar hacia ese objetivo de cero emisiones. Lo cierto es que, en este momento, la alternativa del hidrógeno como sistema de almacenamiento y provisión de energía va tomando fuerza.
Estamos hablando de un consorcio que une empresa y mundo académico…
La idea parte desde el País Vasco en el entorno de Repsol-Petronor y la Universidad de Mondragón, a ellos se une el Centro de Formación Somorrostro y a partir de ahí contactan con quienes en España pueden tener experiencia en tecnologías del hidrógeno.
En Aragón, la Fundación del Hidrógeno, con la participación de la Universidad de Zaragoza; la Universidad del País Vasco, la Universidad Politécnica de Cataluña y la Rovira i Virgili de Tarragona, donde está la mayor refinería de Repsol y el polígono petroquímico más grande del sur de Europa.
Así, el Máster que empezará en el mes de octubre, une a dos universidades de Euskadi, dos en Cataluña y una en Aragón. Además, se ha incluido en cada territorio una escuela de Formación Profesional, que en el caso de Aragón es el Centro Integrado de Formación Profesional Pirámide en Huesca.
Será un máster online síncrono, con prácticas presenciales, pensado fundamentalmente para profesionales en ejercicio. Hay un coordinador general y un coordinador por cada universidad. Los alumnos pueden asistir presencialmente cuando el profesor imparta las clases en la misma localidad. Las clases se impartirán viernes y sábado, en directo. Tiene 60 créditos y será un título propio de las cinco universidades. La idea es que puedan matricularse hasta 60 alumnos y, probablemente, los vamos a superar.
¿Qué destacaría de la iniciativa?
Es una iniciativa muy positiva y, sobre todo, que se hayan unido cinco universidades, junto al tejido industrial y a la Fundación del Hidrógeno. También participa la Escuela de Organización Industrial, una fundación ligada al Ministerio de Industria.
Es importante porque no existe algo similar, es absolutamente novedoso y necesario. El hidrógeno cada vez se posiciona mejor en esas listas de alternativas. El problema de las energías renovables por las que está apostando España es que fluctúan, dependen del viento, del sol, del consumo… Pero, a veces, la producción de energía no se puede utilizar porque no hay demanda y, por lo tanto, se pierde. Ahí es donde entra el hidrógeno, que es un vector energético, un acumulador de energía que luego puedes utilizar para generar energía cuando se necesite, para impulsar coches, como sistema de calefacción o como materia prima para otros combustibles.
Por ejemplo, en la industria siderúrgica se ha recurrido siempre al carbón, en el momento que no se pueda producir CO2 habrá que buscar alternativas y el hidrógeno puede ser una de ellas. También en procesos que requieren altas temperaturas como en refinerías y petroquímica.
Digamos que este Máster viene a rellenar un nicho. Si nos tenemos que preparar para el desarrollo del hidrógeno habrá que tener gente formada en esas tecnologías, que en algunos casos están ya muy avanzadas, pero en otros están todavía en los laboratorios de investigación. Se necesita una combinación de especialistas en investigación, en procesos productivos y otras áreas similares.
Y en este escenario, ¿qué papel cumple la iniciativa GetHyGA?
Es una muy buena iniciativa y, por una vez, no hemos llegado tarde. En el entorno europeo se habla de “valles”, por analogía con el “Silicon Valley” de California, donde se desarrollaron las tecnologías de la información y las comunicaciones en los años 70 y 80 del siglo XX. Este sería el Valle del Hidrógeno de Aragón, viveros de creación de empresas que desarrollen, en este caso, el de las Tecnologías del Hidrógeno.
En Aragón, primero se hizo un catálogo de potencialidades y esta iniciativa trata de aglutinar los diferentes proyectos que existen y que están previstos por las empresas y los centros de investigación. También es relevante el Plan Complementario de I+D+i del Ministerio de Ciencia e Innovación sobre Hidrógeno verde, que coordina ITAINNOVA, en el que se va a participar a nivel nacional, donde lo que se quiere desde Aragón es desarrollar el transporte pesado impulsado por hidrógeno: ferrocarril, autobuses y camiones de hidrógeno, enfocado al transporte y ligado al entorno logístico.
Se trata de crear la cadena de valor completa, desde la producción del hidrógeno, mediante electrolizadores u otros dispositivos, equipos para su transporte y almacenamiento, como compresores, cisternas, hidrogenoductos (como gaseoductos, pero para transportar hidrógeno), dispositivos de aprovechamiento para revertir el proceso y producir energía eléctrica a partir de hidrógeno (pilas de combustible), estaciones de reabastecimiento para vehículos (de pasajeros, de transporte…).
Particularmente, en el I3A investigamos en la producción de hidrógeno a partir de residuos como el biogás o la biomasa. También lo aprovechamos para generar nuevos combustibles como el gas natural sintético o gasolinas y diésel, pero en este caso completamente renovables (sin uso de materias primas ni energías fósiles).
Dice que no hemos llegado tarde, ¿cuál es la situación de Aragón en este mapa de las tecnologías del hidrógeno?
Aragón está muy bien, está jugando en la primera división nacional y si hablamos de Europa, me atrevería a decir que se codea con los mejores. Desde luego, aquí el mérito es para la Fundación del Hidrógeno, han sido pioneros, se vio que el futuro iba por ahí y se hizo una apuesta decidida. En el ámbito de investigación, en la Comunidad Autónoma hay un núcleo importante en diferentes centros dedicados a estudiar las posibilidades del hidrógeno, como el CSIC y la Universidad de Zaragoza.
Se dice que la producción de hidrógeno es cara, esto puede ser un problema o es un reto que tienen por delante como investigadores…
Es una de las tareas que se hace en primer lugar en ingeniería, primero comprobar si es viable técnicamente y si lo es a qué precio sale. Puedes producir hidrógeno por varias vías, según la que elijas tendrá un precio u otro. Hoy por hoy, el hidrógeno electrolítico es caro si piensas en el precio del kilovatio hora eléctrico, pero en realidad lo es porque no se ha desarrollado la tecnología lo suficiente como para abaratar costes. Por ejemplo, en la primera década de los años 2000, la energía fotovoltaica era muy cara, hoy, años más tarde, viene a costar un 10% de lo que costaba entonces. Aquí ocurrirá lo mismo. En los primeros coches de hidrógeno, que son coches eléctricos (FCEV, Fuel Cell Electrical Vehicle), pero en lugar de tener una batería convencional tienen una pila de combustible (de hidrógeno), la pila prácticamente ocupaba el espacio de los pasajeros, actualmente, son ya muy pequeñas, se han ido compactando y abaratando, son más eficientes. Exteriormente no se puede diferenciar un coche de hidrógeno de uno convencional.
No obstante, en este momento, según de dónde provenga, el hidrógeno no es competitivo, su gran rival son las energías fósiles, que son a pesar de lo que estamos viendo este verano, muy baratas comparativamente hablando. El hidrógeno producido a partir del gas natural, el que llamamos “gris”, es el de producción más barata, con diferencia, es una tecnología absolutamente implantada y desarrollada y no se puede competir con el precio de ese hidrógeno. Pero aquí surge la necesidad de acabar con el CO2 de origen fósil. Si el hidrógeno “verde” puede abaratar sus costes porque se va produciendo cada vez más y más eficientemente, y el otro se va encareciendo por las tasas de descarbonización, al final sus precios llegarán a equilibrarse y ese es el nicho de aprovechamiento.
¿Hay distintos tipos de hidrógeno? ¿Qué significan los colores?
El hidrógeno es un gas incoloro. Esto de los colores es una licencia periodística. En el primer sitio que lo vi fue en la revista Forbes. Se refería a los colores según cómo se produce el hidrógeno. El hidrógeno es el componente más abundante del universo, pero en la Tierra no hay hidrógeno puro, está siempre combinado con algo, lo tienes que producir utilizando energía. Dependiendo de la energía que uses y de la materia prima de la que lo extraigas hablaremos de unos colores del hidrógeno o de otros.
El hidrógeno verde, que es como lo están llamando ahora, es el que proviene de electrolisis del agua y eso que siempre el hidrógeno se había identificado con el color azul vinculado con la electricidad. Ahora se identifica con el verde por su relación con la sostenibilidad y el medioambiente. Hay un hidrógeno gris, si viene de hidrocarburos, que se transforma en azul si además hay captura de CO2 en su producción, uno magenta (o rosa, o rojo), que hace referencia al producido con centrales nucleares, o el marrón cuando proviene de residuos o algunos tipos de carbón. Es solo una forma de clasificar.
¿Qué países están más avanzados en investigación?
Japón y Corea del Sur, tienen ya una flota de vehículos que requieren hidrógeno. Esto es una fuerza impulsora.
En 2014, en Corea ya tenían una política de Estado respecto al hidrógeno, le pusieron un precio de dos dólares por kilo. Hay que tener en cuenta que con seis kilos de hidrógeno puedes hacer 400 kilómetros con los actuales coches de hidrógeno (FCEV). Pusieron un precio artificial para equipararlo al de la gasolina. Lógicamente, también tenían ya sitios para rellenarlo y tampoco cuesta más dinero abastecerlo que si fuera de gasolina. Es una forma de incentivar el mercado.
En Japón llevan una política similar. En Estados Unidos, hay zonas como California donde apostaron por el hidrógeno, pero creo que se ha ralentizado en los últimos años.
Tener puntos de recarga es fundamental y en España todavía no hay una red que permita ese desarrollo. Es imprescindible que haya una infraestructura de reaprovisionamiento de hidrógeno para que haya coches de hidrógeno, y por otro lado no habrá coches de hidrógeno hasta que no exista esa infraestructura. Es el problema de la gallina y el huevo: ¿qué fue primero?
Creo que el vehículo es lo que hará que esto empiece a funcionar. Aprovechar excedentes de electricidad renovable transformados en hidrógeno para mover vehículos generará un mercado que abaratará costes y lo convertirá en competitivo.
Proyectos relacionados en el I3A
Grupo de investigación CREG
Valorización energética de biogás e hidrógeno renovable: intensificación vía materiales avanzados y reactores multifuncionales
El proyecto estudia la posibilidad de aprovechamiento de biogases de distinta composición y origen (RSU, gasificación de lodos EDAR, residuos agro-ganaderos…) para su enriquecimiento en metano hasta transformarlo en un gas natural sintético, y por tanto con características que lo hagan apto para ser inyectado en la red de distribución de gas natural.
El proceso se basa en la metanización del dióxido de carbono contenido en el biogás, con la ayuda de hidrógeno electrolítico de origen renovable (parques eólicos y fotovoltaicos off-grid). El estudio abarca la selección de nuevos catalizadores avanzados de soporte activo, y su aprovechamiento en reactores multifuncionales (de lecho fijo, politrópicos y de lecho fluidizado) con el objetivo de aumentar su desempeño en el rendimiento y selectividad a metano y alargamiento de su vida útil sin necesidad de regeneración.
Oxidación selectiva de metano e hidrogenación de CO2 en reactores catalíticos avanzados
El CO2 de un biogás se puede hidrogenar a metanol utilizando hidrógeno obtenido de energías renovables (solar o eólica). Se plantea el uso de un reactor de membrana. Ello permite reducir la presión de operación por debajo de la utilizada industrialmente. El metanol se puede utilizar como combustible directamente o transformarlo en otros combustibles líquidos como DME o gasolina de origen renovable. Igualmente, estos combustibles líquidos pueden suponer una vía de acceso a los combustibles sintéticos de aviación.
Grupo de investigación GPT
Aditivos de origen renovable para biocombustibles
Se centra en el proceso de producción de aditivos renovables, que pueden mejorar las propiedades requeridas de los biocombustibles para su comercialización, a partir de dos fuentes de naturaleza aromática: bio-aceite (a partir de pirólisis de biomasa) y licor negro (de la producción de pulpa y papel).
Tanto la producción de biocombustibles como aditivos requieren el uso de hidrógeno en el proceso, ya que la biomasa contiene un porcentaje significativo de oxígeno (40-50 wt. %) que necesita ser eliminado, por lo general por un proceso de hidrodeoxigenación. La reacción con hidrógeno permite no sólo la eliminación de oxígeno, sino que también mejora el rendimiento y las características de los aditivos procesados, disminuyendo la producción de productos secundarios no deseados como sólido carbonoso.
Avances hacia la comercialización del procesado acuoso a presión (PAP) de glicerina
Este proyecto tiene el objetivo de obtener productos valiosos como el propilenglicol (1,2-propanodiol) a partir de glicerina, subproducto de la fabricación de biodiesel, mediante procesos a presión en fase acuosa. En estos procesos, es vital la participación del hidrógeno en las rutas de reacción para promover la producción de propilenglicol.
También es muy relevante el papel del catalizador en el proceso. En nuestro proyecto, el hidrógeno se genera “in situ” mediante reacciones de reformado en fase acuosa de glicerina y participa en reacciones de hidrogenólisis que convierten la glicerina en el producto líquido deseado. La combinación de las condiciones de operación (presión y temperatura entre otras) junto con el tipo de catalizador determinan el tipo de productos obtenidos: hidrógeno y/o productos líquidos.
