Amoniaco para almacenar y transportar hidrógeno verde en Colombia

Se espera que entre 2021 y 2050 la producción de hidrógeno verde, es decir, obtenido mediante fuentes renovables, evite la emisión de más de 60 gigatoneladas de dióxido de carbono (CO₂) a la atmósfera, según la Agencia Internacional de la Energía.

“El hidrógeno verde es un excelente portador de energía no contaminante. Sin embargo, aunque su relación energía-masa es muy buena, su relación energía-volumen no lo es, es decir, es un gas que aunque pesa muy poco y contiene mucha energía, también tiene mucho volumen, y por ende presenta diversos retos para transportarlo y almacenarlo”, explica Carlos Eduardo Navarro Quintero, magíster en Ingeniería Eléctrica de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín.

Bajo este panorama, el aprovechamiento del amoniaco se tendría que hacer muy cerca de la planta de obtención. “No obstante, el hidrógeno también puede servir como combustible o como una ‘batería verde’, almacenando la energía producida a través de otros medios (hidráulicos, fotovoltaicos, eólicos, etc.). Por eso, y teniendo en cuenta que algunos estudios previos –adelantados por el profesor Jairo José Espinosa, de la UNAL Sede Medellín– ya habían demostrado que es una alternativa viable para Colombia, era importante evaluar cómo llevarlo de un punto A a un punto B, hasta las zonas de consumo”, amplía el académico Navarro.

¿Celda de combustible de amoniaco?

Para evaluar las formas más económicas de almacenar y transportar el hidrógeno, el investigador empezó por indagar en mercados ya consolidados sobre componentes que ya se usan de forma frecuente y que son compatibles con el hidrógeno, tales como el amoniaco y la urea, muy utilizados en productos de limpieza y fertilizantes.

“Se trataría entonces de convertir el hidrógeno, que es un gas, en amoniaco –que también es un gas que puede pasar fácilmente a estado líquido– o en urea, que es un sólido similar a una sal gruesa, todo esto mediante procesos que ya se utilizan en la industria internacional.

Con esto claro se evaluó teóricamente –mediante bibliografía, cálculos matemáticos y estadísticos– un caso de estudio ficticio que consistió en trasladar cada compuesto, en carrotanques o camiones sencillos, desde La Guajira hasta Medellín.

Después se consideró la posibilidad de utilizar directamente el amoniaco y la urea como combustibles (en una turbina, por ejemplo), sin tener que separar sus moléculas para convertirlos en hidrógeno.

“En definitiva, la mejor opción entre todas las evaluadas fue producir amoniaco utilizando energía de fuentes renovables (solar o eólica) para, en el sitio de destino, convertirlo en energía mediante una celda de combustible de amoniaco que, según la literatura, es factible fabricar”, agrega.

Así, el costo de la energía obtenida sería de 1,26 dólares (USD) por cada kilovatio (kWh), mientras que utilizando una celda de combustible de urea el costo sería de 1,40 USD/kWh, y utilizando una de hidrógeno sería de 1,93 USD/kWh.

“Esta información, además de ayudar a tomar decisiones para mantener la estabilidad de la red con un recurso que no dependa de fenómenos naturales, por ejemplo, ayudaría a descarbonizar otras industrias como la de productos de limpieza y agrológicos, pues se tendrían plantas de producción de amoniaco que funcionen con energías renovables, obteniendo así ‘amoniaco verde’”, concluye el experto.