Investigadores del Fraunhofer-Gesellschaft han desarrollado una tecnología para la separación del hidrógeno del gas natural. Esta tecnología de membrana permite que las dos sustancias se dirijan juntas a través de la red nacional de gas natural y luego se aíslen unas de otras en su destino final. Se trata de un gran paso adelante en el transporte y distribución de hidrógeno como fuente de energía.
Junto con los materiales cerámicos, el Instituto Fraunhofer de Tecnologías y Sistemas Cerámicos IKTS está investigando el potencial de otros materiales como el carbono, por ejemplo. Este material podría desempeñar un papel clave en el movimiento del hidrógeno como fuente de energía.
El dilema
El hidrógeno es actualmente uno de los vectores energéticos llamados a establecer un suministro de energía libre de CO2. Si el hidrógeno se recoge de fuentes renovables como la energía eólica y solar, no hay emisiones perjudiciales para el clima. Pero, ¿Cómo trasladar este hidrógeno verde del productor al consumidor?
La iniciativa del proyecto HYPOS (Hydrogen Power Storage & Solutions East Germany) está trabajando para resolver este dilema. El objetivo es crear una infraestructura inteligente de redes de distribuidores y estaciones de almacenamiento que pondrá la fuente de energía limpia a disposición de todas las regiones.
Distribución de hidrógeno a través de la red de gas natural
Los socios del proyecto HYPOS están persiguiendo la idea, entre otros enfoques, de transportar el hidrógeno (H2) junto con el gas natural (el componente principal es el metano, CH4). No en vano, Alemania tiene una red de gas de 511.000 kilómetros de longitud y 33 puntos de almacenamiento de gas.
Adrian Simon, Director de Grupo de Fraunhofer IKTS, explica: «La ventaja de esta infraestructura es que permite que el hidrógeno también se transporte por la red de gas natural. Las dos sustancias pueden transportarse juntas en una sola línea. Una vez que lleguen al destino, podemos separarlos unos de otros de nuevo según sea necesario».
Desde la organización explican; «En este punto es donde entra en juego el carbono, que forma una capa sobre sustratos porosos y cerámicos donde actúa como membrana, separando gas natural e hidrógeno. Hay varios procesos involucrados en la producción de membranas, comenzando con la síntesis de polímeros personalizada. Los polímeros son sustancias que consisten en macromoléculas ramificadas. A continuación, se aplican al sustrato poroso. Cuando el polímero se calienta y agota el oxígeno al mismo tiempo, forma una capa de carbono en su superficie. Los poros en el carbono tienen menos de un nanómetro de diámetro, y esto los hace eficaces para la separación de gases. Los procesos físicos y químicos se pueden emplear para adaptar aún más el comportamiento de separación de la membrana.»
Durante el proceso de separación, el hidrógeno y el gas natural se inyectan a través de los módulos tubulares. Las moléculas de hidrógeno más pequeñas traspasan los poros en la membrana y llegan al exterior en forma de gas. Por otro lado, las moléculas de metano más grandes se retienen.
Simon concluye: «Esto nos da hidrógeno con un 80 por ciento de pureza. Luego filtramos el gas natural residual en un segundo paso de separación. El resultado final es una pureza de más del 90 por ciento».
Suministro de energía y calor sin emisiones en edificios
Entre las numerosas aplicaciones del hidrógeno verde, muchas de ellas se dirigen al ámbito industrial, por ejemplo, a la producción de acero. En los hornos de alta temperatura, el hidrógeno reemplaza el carbono en el proceso de reducción del mineral de hierro, haciendo una contribución importante a la reducción de las emisiones de CO2.
El hidrógeno también es una opción atractiva para el suministro de energía sin emisiones para edificios. Cuando se produce su combustión, el hidrógeno genera energía y calor, el único subproducto es el agua. Los sistemas combinados de calor y energía (CHP), por ejemplo, podrían suministrar energía limpia y energía térmica a complejos de construcción individuales.
Los investigadores de Fraunhofer IKTS están trabajando actualmente en la ampliación de la tecnología hasta un punto que permitirá la separación de mayores volúmenes de gas natural e hidrógeno.
Fuente: Fraunhofer-Gesellschaft.
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