La búsqueda del hidrógeno como fuente de energía limpia que podría frenar nuestra dependencia de los combustibles fósiles puede conducir a un lugar inesperado, el carbón.
El aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera ha contribuido negativamente al calentamiento global como consecuencia de la quema de combustibles fósiles. El hidrógeno es un combustible limpio que puede revolucionar la cadena de suministro energético y descarbonizar el consumo de combustible.
Sin embargo, queda mucho trabajo por hacer para construir una infraestructura del hidrógeno y convertirlo en una fuente de energía asequible y fiable. Esto incluye desarrollar una forma de almacenar el hidrógeno, que actualmente es cara e ineficiente. El almacenamiento geológico puede cambiar las reglas del juego del almacenamiento de hidrógeno por su gran capacidad.
El hidrógeno es un combustible de combustión limpia y su uso resulta prometedor en los sectores más intensivos en energía de nuestra economía: el transporte, la generación de electricidad y la industria manufacturera. Pero aún queda mucho trabajo por hacer para construir una infraestructura del hidrógeno y convertirlo en una fuente de energía asequible y fiable.
Ahora, un equipo de científicos de la Universidad Estatal de Pensilvania ha descubierto que el carbón puede representar una forma potencial de almacenar hidrógeno gaseoso, del mismo modo que las baterías almacenan energía para su uso futuro.
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“Hemos descubierto que el carbón puede ser una batería geológica de hidrógeno“, explica Shimin Liu, profesor asociado de ingeniería energética y mineral de la Universidad Estatal de Pensilvania. “Se podría inyectar y almacenar la energía del hidrógeno y tenerla ahí cuando se necesite utilizarla”.
Para poner a prueba esta teoría, los investigadores analizaron ocho tipos distintos de carbones procedentes de yacimientos carboníferos de todo Estados Unidos para conocer mejor su potencial de sorción y difusión o cuánto hidrógeno pueden contener. Los mejores fueron el carbón bituminoso poco volátil del este de Virginia y el carbón de antracita del este de Pensilvania.
El carbón está bien estudiado y por casi medio siglo se ha venido produciendo gas a partir de él, se cuenta con la infraestructura. Los investigadores creen que el carbón sería el lugar lógico para hacer almacenamiento geológico de hidrógeno.
“Mucha gente define el carbón como una roca, pero en realidad es un polímero”, explica Liu. “Tiene un alto contenido en carbono con muchos poros pequeños que pueden almacenar mucho más gas. Así, el carbón es como una esponja que puede retener muchas más moléculas de hidrógeno en comparación con otros materiales sin carbono“.
El equipo de investigación construyó un equipo especial de producción de presión para forzar la entrada del hidrógeno en el carbón. El carbón tiene menor afinidad con el hidrógeno que otros gases absorbentes como el metano y el dióxido de carbono, por lo que los equipos presurizados tradicionales para determinar la sorción no habrían funcionado.
“Hicimos un diseño muy novedoso y difícil”, explica Liu. “Tardamos años en averiguar cómo hacerlo correctamente. Tuvimos que diseñar adecuadamente un sistema de experimentación, ensayo y error basado en nuestra experiencia previa con carbones y esquistos.”
Basándose en sus resultados, el equipo determinó que los carbones antracita y semiantracita son buenos candidatos para el almacenamiento de hidrógeno en filones de carbón agotados, y el carbón bituminoso poco volátil es mejor candidato para los filones de carbón gaseosos.
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Los trabajos futuros se centrarán en la difusividad dinámica y la permeabilidad dinámica del carbón, características que determinan la rapidez con que puede inyectarse y bombearse hidrógeno. La investigación podría dar esperanzas a las comunidades más afectadas por el abandono del carbón para luchar contra el cambio climático.
“En la transición energética, las comunidades más afectadas económicamente son las más frías”, afirma Liu. “Esta es sin duda una oportunidad para reconvertir la región del carbón. Ya cuentan con la experiencia, la ingeniería energética y los conocimientos necesarios. Si podemos construir una infraestructura y cambiar sus oportunidades económicas, creo que es algo que deberíamos considerar.”
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