BiohidrógenoAnálisis
Huella de carbono del hidrógeno procedente de gas, electrólisis y biometano: comparación y umbrales de la UE
La huella de carbono del hidrógeno varía desde varias decenas de kg CO₂e/kg para la electrólisis con red eléctrica basada en carbón hasta valores negativos en el caso del biometano procedente de purín. Se calculan ejemplos y se analiza el umbral del 70 % de reducción en la normativa de la UE.
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La huella de carbono del hidrógeno depende del método de producción y puede variar en un orden de magnitud: el hidrógeno procedente del reformado de gas natural sin captura de CO₂ emite alrededor de 9–10 kg CO₂ por kg de H₂, con captura, varias veces menos; la electrólisis alimentada por electricidad de una red con alta intensidad de emisiones puede generar incluso más de 30 kg CO₂/kg H₂, mientras que el hidrógeno obtenido a partir de biometano procedente de purín puede presentar valores cercanos a cero o negativos. En la legislación de la UE, para el hidrógeno renovable de origen no biológico (RFNBO) y el hidrógeno bajo en emisiones, se aplica un umbral del 70 % de reducción de emisiones respecto al combustible fósil de referencia, que es de 94 gCO₂e/MJ, es decir, 28,2 gCO₂e/MJ, lo que equivale a aproximadamente 3,38 kg CO₂e/kg H₂.
Conversión de unidades
El poder calorífico del hidrógeno es de 120 MJ/kg. Por tanto, 1 gCO₂e/MJ equivale a 0,12 kg CO₂e/kg H₂. El umbral de 28,2 gCO₂e/MJ corresponde a 3,38 kg CO₂e/kg H₂. El combustible de referencia, 94 gCO₂e/MJ, equivale a 11,3 kg CO₂e/kg H₂.
Comparación de rutas (ejemplos de cálculo)
| Ruta | Supuestos | Huella (kg CO₂e/kg H₂) |
|---|---|---|
| Reformado de gas natural sin captura | emisiones típicas del proceso | aprox. 9–10 (sin emisiones de la cadena de suministro de gas) |
| Reformado con captura de CO₂ al 90 % | ídem | varias veces menos (dependiendo de fugas y energía) |
| Electrólisis, red 0,6 tCO₂/MWh | 52 kWh/kg | 52 × 0,6 = 31,2 |
| Electrólisis, red 0,1 tCO₂/MWh | 52 kWh/kg | 5,2 |
| Electrólisis con energías renovables | requisitos RFNBO | cercana a 0 en el ciclo |
| Reformado de biometano 20 gCO₂e/MJ | 3,4 kg CH₄/kg H₂ = 170 MJ | 170 × 20 g = 3,4 |
| Reformado de biometano de purín −20 gCO₂e/MJ | ídem | −3,4 |
En el caso del reformado de biometano, se asume que el factor determinante es la intensidad de emisiones del biometano (que ya incluye las emisiones de la cadena); el CO₂ procedente del reformado es de origen biogénico. Las emisiones adicionales derivadas de la energía auxiliar pueden aumentar el resultado. Los valores de la tabla son ilustrativos.
Por qué la red eléctrica con alta huella de carbono perjudica el balance de la electrólisis
La electrólisis consume aproximadamente 52 kWh/kg H₂. Con una intensidad de red de 0,6 tCO₂/MWh, esto supone 31 kg CO₂ por kg de hidrógeno, casi tres veces más que el reformado de gas. Por ello, la legislación de la UE exige para el RFNBO adicionalidad y correlación temporal y geográfica, de modo que el hidrógeno se produzca con energía renovable realmente adicional, y no con energía procedente del mix existente.
Hidrógeno procedente de biomasa en la normativa
El hidrógeno producido a partir de biomasa (reformado de biometano, gasificación) está sujeto a criterios de sostenibilidad y reducción de emisiones de GEI para los combustibles procedentes de biomasa. En el caso de los biocombustibles para el transporte procedentes de instalaciones puestas en marcha después de 2020, la reducción exigida es de al menos el 65 % respecto a 94 gCO₂e/MJ, es decir, un máximo de 32,9 gCO₂e/MJ (aproximadamente 3,95 kg CO₂e/kg H₂). Los requisitos exactos dependen de la aplicación y de la versión vigente de la normativa. El hidrógeno bajo en emisiones procedente de combustibles fósiles con captura de CO₂ cuenta con una metodología de cálculo específica (que tiene en cuenta las fugas de metano y la eficiencia de la captura).
Papel de las fugas de metano
En el reformado de gas fósil, las fugas de metano en la cadena de suministro pueden aumentar significativamente la huella del hidrógeno. Por ejemplo, si se asume una cadena con una intensidad de 15 gCO₂e/MJ de gas y un consumo de gas de 170 MJ/kg H₂, las emisiones adicionales serían de 2,55 kg CO₂e/kg H₂, casi tanto como el umbral completo de 3,38. Esto explica la importancia del Reglamento sobre el metano y el control de las pérdidas de metano.
Ejemplo: hidrógeno procedente de biometano y el umbral de la UE
El biometano con una intensidad de 25 gCO₂e/MJ produce hidrógeno con 170 × 25 = 4250 g, es decir, 4,25 kg CO₂e/kg H₂, por encima del umbral de 3,38. Para cumplir con el umbral del 70 % (3,38 kg CO₂e/kg H₂), el biometano debe tener una intensidad inferior a aproximadamente 20 gCO₂e/MJ (3380 g / 170 MJ = 19,9); para el umbral del 65 % aplicable a los combustibles procedentes de biomasa en el transporte (3,95 kg CO₂e/kg H₂), sería de alrededor de 23 gCO₂e/MJ (3950 g / 170 MJ = 23,2). Esto requiere un digestato cerrado, un bajo deslizamiento de metano y una buena logística, siendo más fácil de lograr con purín y residuos.
Conclusiones
- La huella del hidrógeno no depende del «color», sino de los datos: fuente de energía, pérdidas de metano y captura de CO₂.
- La electrólisis solo es limpia si la electricidad es limpia.
- El biometano procedente de residuos y purín puede ser una materia prima para hidrógeno con baja o negativa huella de carbono.
- Al evaluar proyectos, exija un balance con indicación de los límites del sistema y la metodología.
Resumen
La comparación de la huella de carbono del hidrógeno requiere unidades coherentes y supuestos transparentes. El hidrógeno procedente de biometano puede cumplir los requisitos de la UE si el biometano tiene una baja huella de carbono, pero los detalles de la cadena de producción son decisivos.
Fuentes
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