Hydrogen mon amour

Imagina un futuro en el que la energía del mundo provenga principalmente del sol y del viento. Este es un objetivo hacia el cual muchas naciones trabajan, pero estas fuentes tienen un ritmo natural: el sol no brilla durante la noche y el viento no siempre sopla. Cuando el clima es calmo y oscuro durante varios días seguidos, la red eléctrica enfrenta una escasez. Para mantener las luces encendidas, necesitamos una forma de almacenar energía para esos períodos raros y difíciles. Una idea es utilizar hidrógeno, un gas que puede fabricarse a partir de agua usando electricidad, almacenarse durante mucho tiempo y luego convertirse de nuevo en energía cuando sea necesario. Sin embargo, fabricar este gas, transportarlo y convertirlo de nuevo en electricidad es un proceso que pierde mucha energía y aún puede crear contaminación si no se hace con cuidado. Los científicos ahora se plantean una pregunta diferente: en lugar de fabricar este combustible, ¿podríamos encontrarlo ya esperando por nosotros bajo tierra?

Esta pregunta está en el corazón de un nuevo ensayo de los físicos Christophe Grojean y Patrick Janot, quienes exploran cómo el FCC, un enorme colisionador de partículas, podría alimentarse a sí mismo sin depender fuertemente de la energía nuclear. El FCC es una máquina planificada que estudiará los componentes más pequeños del universo, pero también necesitará una cantidad tremenda de electricidad: aproximadamente 1,3 teravatios-hora cada año. Aunque los autores argumentan que la mayor parte de esta potencia podría provenir de fuentes renovables como la solar y la eólica, reconocen que una parte pequeña pero significativa aún podría provenir de plantas nucleares. La energía nuclear es limpia en términos de emisiones de carbono, pero produce desechos radiactivos, lo cual es una gran preocupación para el público y el medio ambiente. Los autores quieren ver si hay una manera de reducir aún más esa proporción nuclear restante, y con ella, los desechos radiactivos asociados, encontrando una mejor manera de gestionar aquellos días en que el viento y el sol fallan.

Los autores comienzan recorriendo las opciones para almacenar energía, tratando el problema como un viaje. La forma más eficiente de usar la electricidad es usarla inmediatamente cuando se genera. Si eso no es posible, el siguiente mejor paso es almacenarla en baterías. Las baterías son excelentes para retener energía durante algunas horas, como desde la tarde hasta la noche, y son muy eficientes al recuperar la energía. Sin embargo, las baterías se vuelven demasiado caras y pesadas si se intenta almacenar energía durante varios días o semanas. Para esos lapsos más largos, conocidos como "calmas oscuras", los autores analizan el hidrógeno. El hidrógeno puede almacenarse en grandes tanques durante largos períodos, pero el proceso de convertir la electricidad en hidrógeno, almacenarlo y convertirlo de nuevo en electricidad es muy ineficiente. Se pierde más de la mitad de la energía original en el camino.

El artículo examina entonces la idea de fabricar hidrógeno "verde" utilizando energía solar en regiones soleadas lejanas, transportándolo al colisionador y convirtiéndolo de nuevo en electricidad. Los autores calculan que esto requeriría un parque solar masivo, cubriendo un área de aproximadamente tres a cuatro kilómetros por cada lado, y costaría alrededor de mil millones de euros solo por los paneles solares. Incluso con esta enorme inversión, el sistema solo recuperaría cerca del 20 por ciento de la energía original. Concluyen que, aunque esto podría funcionar como un recurso de última instancia, es demasiado ineficiente y costoso para ser la solución principal para las necesidades del colisionador. Los autores son claros en que el hidrógeno no es un combustible mágico; es simplemente una forma de mover la energía a través del tiempo o del espacio, y conlleva un alto precio en términos de pérdida de energía y costo.

Habiendo descartado la idea de fabricar hidrógeno solo para alimentar el colisionador, los autores dirigen su atención a una posibilidad más sorprendente: el hidrógeno natural. Durante mucho tiempo, los geólogos han ignorado el hidrógeno encontrado bajo tierra porque buscaban petróleo y gas. Sin embargo, estudios recientes en la región de Lorena, Francia, han encontrado cantidades significativas de hidrógeno disuelto en agua en las profundidades del subsuelo. En un sondeo específico perforado a una profundidad de 3.655 metros, los científicos encontraron hidrógeno en las capas de roca. Algunas estimaciones sugieren que esta área podría contener hasta 46 millones de toneladas de hidrógeno. Si este recurso es real y accesible, sería un cambio radical porque no requeriría el proceso de alto consumo energético de dividir el agua para crear el combustible. La naturaleza ya habría realizado el trabajo.

Los autores son cuidadosos de no llamar a esto un problema resuelto. Enfatizan que encontrar hidrógeno en una muestra de roca es muy diferente a tener un flujo constante de gas saliendo de un pozo. La pregunta clave es si el reservorio puede producir suficiente hidrógeno cada día para ser útil. Los datos actuales muestran que, si bien el hidrógeno está presente, nadie ha demostrado aún un flujo industrial lo suficientemente grande como para alimentar una instalación como el FCC. Los autores sugieren que, si este recurso puede explotarse de manera sostenible, podría ser una de las fuentes de energía más limpias disponibles, con una huella de carbono mucho menor que la del hidrógeno fabricado a partir de combustibles fósiles. No produciría los desechos radiactivos asociados con la energía nuclear, y no requeriría las enormes pérdidas de energía asociadas con la fabricación de hidrógeno a partir de la electricidad.

El ensayo propone un camino práctico a seguir. Los autores sug的に sugieren que la organización detrás del colisionador, el CERN, podría actuar como un "cliente de lanzamiento". Al firmar un acuerdo a largo plazo para comprar electricidad generada a partir de hidrógeno natural, podrían ayudar a financiar el desarrollo de la industria. Esto daría a científicos e ingenieros la confianza para construir la infraestructura necesaria, probar los flujos y demostrar que el recurso es real. El cronograma encaja bien: si los ensayos planeados para finales de la década de 2020 tienen éxito, la industria podría estar lista para suministrar al colisionador cuando este comience su operación en 2048.

En última instancia, este artículo no es una promesa de que el hidrógeno natural salvará el día, sino un llamado a investigarlo seriamente. Los autores argumentan que debemos dejar de asumir que todo el hidrógeno debe ser fabricado por los humanos. En su lugar, debemos buscar el hidrógeno que la Tierra ha estado produciendo durante milenios. Concluyen que, mientras la energía de fusión y otras tecnologías avanzadas están todavía muy lejos en el futuro, el hidrógeno natural ofrece una posibilidad tangible e inmediata. El desafío ahora es pasar de la esperanza a los datos duros, medir el flujo, verificar la huella de carbono y determinar si este "oro blanco" es realmente un recurso en el que podemos confiar. La respuesta aún no se conoce, pero los autores creen que es una pregunta que vale la pena hacer, y una que podría cambiar la forma en que alimentamos nuestro futuro.