Producción de hidrógeno azul

El término hidrógeno azul se refiere al hidrógeno producido a partir de gas natural o carbón utilizando el reformado de metano con vapor (SMR) u otros métodos, y separado de CO2, que se secuestra con métodos de captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS), lo que reduce los niveles de gas de efecto invernadero emitido al medioambiente. El color azul denota la corriente de energía mucho más limpia que se produce, que en la actualidad es menos costosa y más viable comercialmente que el hidrógeno verde completamente renovable.

El hidrógeno azul no solo consume mucho menos carbono que el hidrógeno gris, que se produce a partir de combustibles fósiles sin CCUS, sino que los procesos utilizados son más fácilmente escalados y sometidos a pruebas exhaustivas que aquellos disponibles para producir hidrógeno renovable a partir de electrólisis. Estos factores y la abundancia de materias primas para los hidrocarburos podrían dar al hidrógeno azul una ventaja en costos en el mercado, ya que las empresas y consumidores, particularmente en el transporte y las industrias pesadas, sopesan la incertidumbre en los precios de la energía a corto plazo frente a los objetivos de sostenibilidad a largo plazo.

Los métodos existentes de generación de hidrógeno basados en combustibles fósiles y CCUS requieren energía, recursos de capital y fuerza laboral para funcionar, y es probable que siempre haya procesos industriales que emitan algún nivel neto positivo de carbono. Las principales preocupaciones para los productores y usuarios de hidrógeno azul hoy en día son la seguridad, la eficiencia y la confiabilidad. Garantizar la pureza, el control preciso de las unidades de proceso, el logro de las tasas de captura de CO2 más altas posibles, la optimización de la capacidad de almacenamiento y la gestión de los costos de energía y mantenimiento son todos necesarios para asegurar un suministro constante de hidrógeno disponible para satisfacer la demanda en rápido aumento.

El método más común para fabricar hidrógeno a partir de gas natural es el reformado de metano con vapor, que es parte integral de la producción comercial a escala industrial del hidrógeno azul. El reformado de metano con vapor aplica vapor a temperatura y presión enormes a un catalizador químico que separa el hidrógeno de la materia prima y une el carbono a los átomos de oxígeno del agua, lo que forma CO2 como un subproducto. El rendimiento y la eficiencia del proceso dependen de mantener una relación óptima de vapor y carbono que ingresa en el reformador, lo que protege al catalizador del coqueo y la gestión del consumo de energía.

CCUS hace referencia a varias tecnologías de reducción de emisiones de efecto invernadero aplicadas a la cadena de valor energético. En el caso del hidrógeno azul, tres de los métodos más utilizados y bien entendidos de captura de carbono son la adsorción por oscilación de vacío (VSA), la adsorción por oscilación de presión (PSA) y la adsorción basada en aminas. Mientras que la VSA y la PSA pueden capturar tasas de captura superiores al 90 %, ambos métodos se enfrentan a desafíos similares: garantizar la seguridad, la pureza y la confiabilidad a pesar de las tasas de ciclo muy altas y evitar fugas que causan una menor eficiencia de captura. La adsorción basada en aminas implica un equilibrio entre la energía necesaria para regenerar el disolvente químico utilizado en el proceso de captura de carbono y la tasa de eficiencia del proceso en sí.

Un punto de venta clave para el hidrógeno descarbonizado (azul) es que los tipos de tecnologías de automatización necesarias para reducir costos y mantener la eficiencia alta ya existen y son relativamente baratos. La automatización puede mejorar la eficiencia y rentabilidad de las unidades de SMR al controlar con mayor precisión la relación vapor-carbono mediante sistemas avanzados de control de procesos, monitorización de activos en línea y caudalímetros de masa. Es posible extender la vida del catalizador con el análisis continuo de la composición química, lo que es esencial para mejorar el desempeño de los métodos de CCUS mencionados anteriormente también. Cuando se aplican para evaluar los KPI relacionados con la energía, los sistemas de información de la gestión energética (EMIS) facilitan a las plantas de hidrógeno alcanzar los objetivos óptimos de consumo de vapor y electricidad de sus operaciones.