Hidrogen i biometà en el focus de les noves inversions

El futur energètic de l’hidrogen

Són moltes les veus que afirmen que l’hidrogen serà un dels protagonistes de l’anomenada Tercera Revolució Industrial. El canvi en els sistemes energètics ja ha començat, com a resposta al canvi climàtic que té unes conseqüències tan negatives per al nostre planeta, i s’espera que d’aquí a unes quantes dècades totes les necessitats energètiques del nostre dia a dia estiguin cobertes per fonts lliures de carboni. En aquest sentit, l’hidrogen jugarà un paper clau en la producció d’electricitat, el transport, la indústria i l’agricultura.

Aquest element es troba en abundància al planeta, tant als mars com a l’atmosfera, i només és necessari separar-lo de l’oxigen de l’aigua per poder-lo usar amb fins industrials. Actualment, el 75 % de la producció d’hidrogen a nivell mundial procedeix del gas natural, l’extracció del qual provoca emissions de CO2. És l’anomenat hidrogen gris. No obstant, si el procés d’extracció es realitza mitjançant electrolitzadors, amb un funcionament que prové d’energies renovables, s’elimina l’element contaminant i obtenim l’anomenat hidrogen verd.

Biometà, el gas que sorgeix de les escombraries

El biometà s’obté a partir del tractament dels residus procedents de molt diferents àmbits: la indústria agroramadera, les aigües residuals de les ciutats, la indústria alimentària, les deixalles de l’activitat humana a nivell particular... El resultat és un tipus de gas natural renovable i totalment neutre pel que fa a emissions de CO2, que molts coneixen com una versió refinada del biogàs. Això el converteix en una de les millors alternatives per a la indústria energètica, en el seu intent de descarbonitzar-se.

Igual que l’hidrogen, el biometà també pot ser utilitzat com a combustible per a vehicles, generar electricitat en centrals tèrmiques o proporcionar calor i energia a llars i indústries a través de la seva injecció a la xarxa de gas. Tots dos són part indiscutible de l’economia circular, un model que rebutja la idea de produir, consumir i rebutjar per apostar pel reciclatge i la reutilització.

La inversió en hidrogen i biometà: el futur, avui

La sortida de la crisi generada per la pandèmia global de la covid-19 té una protagonista clara: l’economia verda. També coneguda com a economia ecològica, es tracta d’un model que té en compte factors socials i mediambientals, més enllà dels purament monetaris. De la mà de la transició energètica, suposa una aposta de futur per construir una economia que recolzi el medi ambient i la cura del planeta.

El mateix opinen els inversors, que veuen en el mercat energètic una opció segura per la qual apostar. En el cas del sector del gas, aquest s’ha vist enfortit durant aquesta pandèmia a l’aprofitar la situació per fer un pas més de rosca als seus objectius. I és que l’impuls del gas renovable ha desfermat una sèrie d’aliances de gran interès per als mercats.

La més interessant dels últims mesos és la formalitzada per Enagás (companyia de transport de gas natural i gestora del sistema gasista a Espanya) i Alantra. Totes dues van crear una entitat gestora que s’encarregarà d’invertir en totes aquelles companyies que apostin per la tran­sició energètica. Sota el nom de Clima Energy Transition Fund, aquesta entitat compta amb 150 milions d’euros que destinarà a petites empreses que tinguin potencial en matèria d’hidrogen verd, descarbonització, biometà i mobilitat sostenible.

Però no és l’única aliança que Enagás ha realitzat en aquesta etapa de nova normalitat, ja que també ha firmat amb BP Oil España un acord per recolzar diferents start-ups vinculades amb la cleantech. Sota la premissa de reduir les emissions contaminants a través de la producció de gas renovable, múltiples empreses rebran suport econòmic per consolidar els seus projectes d’energia neta.

Segons afirma la Comissió Europea, Espanya té un gran potencial per poder produir i exportar la tecnologia que permet injectar hidrogen en les infraestructures de gas natural. La planta de regasificació d’Enagás a Cartagena (Múrcia) ja està fent proves amb aquesta tecnologia, que suposarà el complement perfecte a l’electricitat com a alternativa neta. Sense cap mena de dubte, l’hidrogen i el biometà suposen un pas més que interessant per als inversors que vulguin apostar per les energies netes i un futur per al nostre planeta, lliure d’emissions de carboni.

Dispositius a gas natural neutres en carboni gràcies al ‘metà verd’

Un nou enfocament de fotosíntesi artificial usa llum solar per convertir CO2 en metà, cosa que pot ajudar a fer que els dispositius que funcionen amb gas natural siguin neutres en carboni. El metà és el component principal del gas natural. La fotosíntesi és el procés a través del qual les plantes verdes utilitzen la llum solar per produir aliments a partir de diòxid de carboni i aigua, alliberant oxigen com a subproducte. La fotosíntesi artificial sovint té com a objectiu produir combustibles d’hidrocarburs, similars al gas natural o la gasolina, a partir dels mateixos materials de partida.

El mètode de generació de metà és possible gràcies a un nou catalitzador desenvolupat a través d’una col·laboració entre la Universitat de Michigan, la Universitat McGill i la Universitat McMaster. Un article sobre les troballes ja s’ha publicat a Proceedings of the National Academy of Sciences.

El catalitzador d’energia solar està fet d’abundants materials i funciona en una configuració que podria ser produïda en massa. Els investigadors pensen que podria reciclar diòxid de carboni de xemeneia en combustible de combustió neta d’aquí a 5-10 anys.

“El trenta per cent de l’energia als Estats Units prové del gas natural”, ha dit Zetian Mi, professor d’enginyeria elèctrica i ciències de la computació de la Universitat de Michigan, que va codirigir el treball amb Jun Song, professor d’enginyeria de materials a la Universitat McGill. “Si podem generar metà verd, és un gran avenç”.

El principal avenç és que l’equip ha aprofitat corrents elèctrics relativament grans amb un dispositiu que hauria de ser possible produir en massa. També és especialment bo per canalitzar aquesta electricitat cap a la formació de metà, amb la meitat dels electrons disponibles dirigits cap a reaccions productores de metà en lloc de cap a subproductes com l’hidrogen o el monòxid de carboni.

“Els dispositius de fotosíntesi artificial anteriors sovint operen a una petita fracció de la densitat de corrent màxim d’un dispositiu de silici, mentre que aquí operem al 80 o 90% del màxim teòric utilitzant materials llestos per a la indústria i catalitzadors abundants a la terra”, va dir Baowen Zhou, un investigador postdoctoral en el grup de Mi que treballa en aquest projecte.

Convertir el diòxid de carboni en metà és un procés molt difícil. El carboni s’ha de recollir del CO2, que requereix molta energia perquè el diòxid de carboni és una de les molècules més estables. De la mateixa manera, l’H2O s’ha de descompondre per unir l’hidrogen al carboni. Cada carboni necessita quatre àtoms d’hidrogen per convertir-se en metà, cosa que genera una complicada dansa de vuit electrons (cada enllaç carboni-hidrogen té dos electrons i hi ha quatre enllaços).

El disseny del catalitzador és crític per a l’èxit de la reacció.

“La pregunta del milió de dòlars és com navegar ràpidament per l’enorme espai de materials per identificar la recepta òptima”, va dir Song. El treball teòric i computacional del seu equip va identificar el component clau del catalitzador: nanopartícules de coure i ferro. El coure i el fer-ro s’aferren a les molècules pels seus àtoms de carboni i oxigen, cosa que dona temps a l’hidrogen per fer el salt dels fragments de molècules d’aigua a l’àtom de carboni. El dispositiu és una espècie de panell solar amb nanopartícules de coure i ferro. Pot usar l’energia del sol o un corrent elèctric per descompondre el diòxid de carboni i l’aigua.

La capa base és un full de silici, no gaire diferent dels que ja es poden trobar en els panells solars. Aquest full està coronat amb nanocables, cadascun de 300 nanòmetres (0,0003 mil·límetres) d’alt i aproximadament 30 nanòmetres d’ample, fets de nitrur de gal·li semiconductor. La disposició crea una àrea de superfície gran sobre la qual es poden donar les reaccions. Els nanocables esquitxats de nanopartícules estan coberts amb una fina pel·lícula d’aigua.