Biohidrógeno: qué significa realmente y cuáles son las vías de producción

El biohidrógeno es el hidrógeno obtenido a partir de biomasa, residuos orgánicos o biogás, y no mediante la electrólisis del agua ni a partir de gas natural fósil. Incluye cuatro vías principales: fermentación oscura, fotofermentación, reformado con vapor de biogás o biometano y gasificación de biomasa. Las vías biológicas siguen siendo principalmente objeto de investigación y proyectos piloto, mientras que las termoquímicas tienen carácter industrial, aunque su adaptación a materias primas renovables está aún en desarrollo. El término «biohidrógeno» no es una categoría jurídica oficial; se utiliza de manera coloquial y debe distinguirse del hidrógeno renovable procedente de electrólisis.

Cuatro vías

Qué se incluye en el concepto y qué no

• Hidrógeno procedente de electrólisis alimentada con electricidad de una planta de biogás es, en la práctica, hidrógeno electrolítico. En la legislación de la UE se clasifica según el origen de la electricidad, no como combustible procedente de biomasa.
• Hidrógeno procedente del reformado de biometano es un combustible de biomasa si el biometano cumple los criterios de sostenibilidad. El reformado emite CO₂, pero de origen biogénico.
• Hidrógeno procedente de gas natural con captura de CO₂ es hidrógeno «bajo en emisiones» de origen fósil, no biohidrógeno.

Por qué el biohidrógeno es interesante

Las plantas de biogás y de biometano son fuentes descentralizadas de materia prima renovable, y el hidrógeno tiene aplicaciones que el biometano no cubre: industria química (amoníaco, refinerías), siderurgia y parte del transporte. Las vías biológicas podrían, además, aprovechar residuos de bajo valor, como el suero o los restos de frutas. El creciente interés por el hidrógeno en la UE responde a los objetivos de neutralidad climática.

Limitaciones

1. Eficiencia biológica. Teóricamente, la fermentación oscura puede producir un máximo de 4 moles de H₂ por mol de glucosa (vía acética), pero en la práctica se obtiene mucho menos, ya que el resto de la energía queda en los ácidos orgánicos.
2. Mezcla de gases. El biogás procedente de la fermentación oscura contiene H₂ y CO₂, y a veces CH₄ y H₂S; su purificación hasta alcanzar calidad de combustible requiere etapas adicionales.
3. Escala. La biomasa es limitada y compite con otros usos.
4. Coste. La purificación, compresión y almacenamiento del hidrógeno son costosos y requieren mucha energía.

Ejemplo: cuánto hidrógeno se obtiene de 1 m³ de metano

Reformado con vapor con conversión de CO: CH₄ + 2H₂O → CO₂ + 4H₂. Teóricamente, a partir de 1 mol de metano se obtienen 4 moles de hidrógeno, es decir, de 1 m³ de CH₄ se obtienen aproximadamente 4 m³ de H₂ (con una densidad del hidrógeno de aproximadamente 0,09 kg/m³, esto equivale a unos 0,36 kg de H₂). En la práctica, la eficiencia energética del reformado a nivel de instalación suele ser de varias decenas por ciento en relación con la energía del gas de alimentación, dependiendo de la escala y la integración térmica. Conclusión: la transformación de biometano en hidrógeno está justificada allí donde el hidrógeno es indispensable, y no como método general de aprovechamiento del biometano.

Qué ocurre en la UE

En julio de 2020, la Comisión Europea presentó la estrategia del hidrógeno para una Europa climáticamente neutra. La prioridad es el hidrógeno renovable procedente de electrólisis alimentada con energías renovables, mientras que el papel de otras fuentes es complementario. Para el sector del biogás, el biohidrógeno es, por tanto, una vía de nicho, aunque conviene seguir de cerca las investigaciones y los proyectos piloto.

Cómo evaluar las noticias sobre «biohidrógeno»

En los medios de comunicación, los términos «biohidrógeno», «hidrógeno verde» e «hidrógeno procedente de biogás» suelen mezclarse. Ante cada proyecto, conviene plantearse tres preguntas. En primer lugar, ¿de dónde procede la energía y la materia prima: biomasa, biogás o electricidad de origen renovable? En segundo lugar, ¿a qué escala funciona la instalación (laboratorio, proyecto piloto, demostración, instalación comercial) y cuál es su eficiencia declarada? En tercer lugar, ¿cómo se calcula el balance de emisiones: se tienen en cuenta la compresión, la purificación y el transporte del hidrógeno, así como las emisiones de metano en la cadena del biogás? Solo las respuestas a estas preguntas permiten evaluar si se trata de una tecnología lista para su implementación o de una prometedora línea de investigación. En este ciclo, para cada vía indicamos, por tanto, el orden de magnitud de su madurez, y no promesas de costes.

Resumen

El biohidrógeno es un conjunto de tecnologías con distintos niveles de madurez, desde la fermentación en laboratorio hasta el reformado industrialmente conocido. A la hora de evaluar ofertas y proyectos, conviene preguntar por el nivel de preparación tecnológica, el balance energético y de emisiones, y si el producto tiene un mercado real. En las próximas entradas analizamos cada una de las vías.