Científicos del Instituto de Ciencia y Tecnología Skolkovo (Skoltech) de Moscú han encontrado una forma para producir hidrógeno a partir de gas natural en los mismos yacimientos. Lo han hecho inyectando vapor y un catalizador en un pozo y agregando oxígeno para encender el gas. La combustión asistida por catalizador produce una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno, de la que este último se puede extraer fácilmente La eficiencia es del 45%.

Explican desde Skoltech que aproximadamente el 80% de la energía proviene de combustibles fósiles, como el petróleo y el gas natural. Pero liberan dióxido de carbono cuando se queman, lo que es un problema para el medio ambiente y el cambio climático.

El gas se considera “más limpio” que el petróleo, pero también emite dióxido de carbono cuando se quema. Sin embargo, el hidrógeno, no emite más que vapor de agua, pero su uso generalizado se ve obstaculizado por dificultades de producción.

Por primera vez, un equipo de investigadores se ha propuesto extraer hidrógeno de los yacimientos de gas natural. Son ricos en hidrocarburos, que contienen una gran cantidad de hidrógeno a nivel molecular. Esto significa que los hidrocarburos, una vez convertidos, pueden producir una gran cantidad de combustible “verde”.

Proceso en los pozos de gas natural

El equipo ha propuesto un proceso para producir hidrógeno a partir de campos de gas. El proceso es el siguiente:

• Primero, se inyecta vapor en el pozo junto con un catalizador que luego ayudará a separar el hidrógeno de los componentes del gas natural;
• Después, se bombea aire u oxígeno puro para encender el gas directamente en el depósito. Con la ayuda del vapor y el catalizador, el gas natural se quema y se convierte en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno. El dióxido de carbono formado a partir del monóxido de carbono permanece en el depósito y no contribuye al efecto invernadero;
• En la etapa final, el hidrógeno se extrae del pozo a través de una membrana que bloquea otros productos de la combustión. Es decir, que deja el monóxido de carbono y el dióxido de carbono atrapados permanentemente bajo tierra.

Pruebas del proceso

Los investigadores probaron el proceso en reactores de laboratorio que simulaban un entorno de depósito de gas real. Colocaron roca triturada en el reactor y luego bombearon metano, el componente principal del gas natural, junto con vapor y un catalizador, y luego oxígeno. La presión dentro del reactor se mantuvo al nivel típico de los yacimientos de gas (ochenta veces superior a la presión atmosférica).

Durante el proceso, el equipo analizó la composición de los gases en el reactor para evaluar la eficiencia de la conversión de metano en hidrógeno. La mayor parte del hidrógeno (el 45% del volumen total de gas) se formó a 800 °C con grandes cantidades de vapor inyectadas en el reactor. Para que la reacción sea lo más eficiente posible, debería haber cuatro veces más vapor que gas natural. Los investigadores eligieron la temperatura de 800° C porque se logra fácilmente con la combustión de gas natural y no necesita mantenimiento artificial.

El rendimiento de hidrógeno también dependía de la composición de la roca. Por ejemplo, en experimentos con alúmina porosa, el rendimiento de hidrógeno alcanzó el 55%. La mayor eficiencia en este caso se explica por el hecho de que la alúmina es inerte. Es decir, no reacciona con los elementos circundantes. La roca natural contiene otros minerales más activos que pueden reaccionar con los componentes de la mezcla de gases y afectar la producción de hidrógeno.

Elena Mukhina, científica investigadora senior de Skoltech Petroleum y líder del proyecto, explicaba:

“Todas las etapas del proceso se basan en tecnologías bien establecidas que no han sido adaptadas previamente para la producción de hidrógeno a partir de yacimientos de gas reales. Hemos demostrado que nuestro enfoque puede ayudar a convertir los hidrocarburos en combustibles ‘verdes’ en el entorno de campo con una eficiencia de hasta el 45 %. En el futuro, planeamos probar nuestro método en campos de gas reales”.

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