El hidrógeno se considera ahora una alternativa viable a los combustibles fósiles.
El proceso de fabricación de hidrógeno utiliza y produce agua.
En una época de inseguridad hídrica, es crucial que la industria del hidrógeno deje claro que no afecta negativamente a la seguridad hídrica ni a otras industrias que consumen mucha agua.
La necesidad de alternativas de energía limpia para reducir el impacto del cambio climático nos lleva a considerar el hidrógeno como un posible nuevo vector energético. Gobiernos y empresas energéticas consideran ahora que el hidrógeno es una alternativa viable a las industrias energéticas tradicionales basadas en combustibles fósiles. Expresiones como «economía del hidrógeno» o «sociedad del hidrógeno» nos llevan a creer que podemos abandonar por completo los combustibles fósiles y depender únicamente del hidrógeno. Sin embargo, la creciente preocupación por los recursos hídricos del futuro muestra que depender exclusivamente del hidrógeno podría, en ciertos casos, sobrecargar nuestros recursos hídricos.
Aquí examino el consumo energético actual de varios Estados y calculo la cantidad de hidrógeno necesaria para satisfacer la demanda energética actual. A continuación, convierto esa cantidad de hidrógeno en la cantidad de agua necesaria para producirlo mediante electrólisis.
Los comienzos accidentados de la economía del hidrógeno
Han pasado casi dos décadas desde que Estados Unidos promulgó su Ley de Política Energética de 2005. Esta abordó la economía del hidrógeno en el país y desencadenó un auge del hidrógeno que comenzó en Estados Unidos y se extendió por todo el mundo. Después llegó la crisis financiera mundial de 2008; sus consecuencias supusieron un quebradero de cabeza para la energía basada en hidrógeno, ya que se desviaron fondos y esfuerzos considerables hacia problemas más urgentes. El auge del hidrógeno se desvaneció entre 2009 y 2010, y varios factores contribuyeron a ello. Otro factor fue que la tecnología disponible era demasiado cara y aún no estaba lo bastante madura para su aplicación comercial. No obstante, los fondos disponibles para la investigación y el desarrollo de tecnologías del hidrógeno permitieron que la economía del hidrógeno madurara lentamente en los años siguientes.
El hidrógeno se convierte en un serio candidato a fuente de energía alternativa
El hidrógeno tardó casi una década en resurgir. Durante ese tiempo, Japón, Corea del Sur y China se convirtieron rápidamente en líderes en este ámbito. En 2017, Japón y Corea del Sur decidieron apoyar oficialmente la economía del hidrógeno y convertirla en una parte importante de sus estrategias de seguridad energética. Mientras tanto, Australia empezó a considerar el hidrógeno renovable y otros combustibles renovables como posibles nuevos productos de exportación a gran escala.
El Gobierno chino considera que el hidrógeno es una estrategia viable para abordar la contaminación causada por los combustibles fósiles en el transporte. Ofrece muchas subvenciones, incentivos fiscales y ayudas para desarrollar vehículos eléctricos de pila de combustible de hidrógeno y construir infraestructura de repostaje de hidrógeno y almacenamiento de energía. Aunque los grandes anuncios que afirman que países o ciudades enteros pueden funcionar exclusivamente con hidrógeno parezcan un sueño, la economía del hidrógeno se está convirtiendo poco a poco en realidad.
El continuo desarrollo tecnológico de los últimos diez años ha permitido que la idea de la energía basada en hidrógeno vuelva con más fuerza que nunca. El Acuerdo de París y los anuncios realizados en 2021 por varios países de eliminar gradualmente el uso de motores de combustión interna en las próximas décadas dieron un nuevo impulso a la economía del hidrógeno.
California y Alemania ya cuentan con varias estaciones de repostaje de hidrógeno. Las pilas de combustible de hidrógeno también pueden almacenar el excedente de energía producido a partir de recursos renovables, como la energía solar, eólica o hidroeléctrica. El hidrógeno también se utiliza en muchas otras industrias. El sector del petróleo y el gas y la industria alimentaria dependen del hidrógeno, respectivamente, para el procesamiento del petróleo crudo y de los alimentos.
La competencia por el agua
La producción de hidrógeno a partir de recursos renovables implica la electrólisis del agua, un proceso en el que una carga eléctrica divide las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno. Sin embargo, en una época de crecientes problemas de seguridad hídrica, cambio climático acelerado y sequías, la escasez de agua se ha convertido en un problema urgente en todo el mundo. El crecimiento de la población mundial no hace más que agravarla. Muchos se han preguntado si el uso del hidrógeno para almacenar energía y como combustible para el transporte obligará a industrias como el sector energético y la agricultura a competir por los recursos hídricos.
Las cifras que siguen son teóricas e indicativas. Es poco probable que los países cambien por completo a un suministro energético basado en hidrógeno. Sin embargo, los Estados pequeños que no disponen de suficiente terreno para instalar energía eólica y solar podrían depender totalmente de las importaciones de hidrógeno. Entre ellos figuran Singapur, Qatar, Luxemburgo, Baréin y Malta. En ese caso, estos Estados no dependerían de su propia agua para producir hidrógeno, sino del agua de los países exportadores.
Cuando el hidrógeno se quema con oxígeno para liberar energía, se convierte en agua. Esto, a su vez, brinda una oportunidad única: los países con escasez de agua podrían no solo importar energía, sino también paliar su escasez de agua mediante el hidrógeno.
Cálculos sencillos basados en estos conjuntos de datos, disponibles en el sitio web del Banco Mundial, que incluyen el consumo anual de energía por país y la extracción total anual de agua dulce, muestran que, en la mayoría de los casos, satisfacer todas las necesidades energéticas de un país con hidrógeno no debería suponer una carga para los recursos hídricos. Aunque estas cifras solo ofrecen una indicación del problema de la seguridad hídrica, permiten hacerse una idea general de cuánta agua se necesitaría para sustituir el sector energético actual en los países concretos que pasen a una economía basada en el hidrógeno.
Los países desérticos y las naciones insulares necesitan más
Solo nueve de los 135 países estudiados tendrían que aumentar en más del 10 % su extracción actual de agua dulce para completar la transición a la energía basada en hidrógeno, mientras que 62 países tendrían que incrementarla en menos del 1 %. Se observa una tendencia clara entre los países que necesitarían aumentar considerablemente la extracción de agua para pasar al hidrógeno. Se trata de países desérticos con pocas precipitaciones anuales, como Qatar, Israel, Kuwait o Baréin, o de pequeños Estados insulares, como Singapur, Trinidad y Tobago o Malta, que también tendrían dificultades debido a sus limitadas reservas de agua dulce.
Singapur, que depende en gran medida de la vecina Malasia para obtener agua dulce, encabeza la lista. Tendría que aumentar alrededor de un 46,4 % el agua que utiliza para pasar a la energía basada en hidrógeno. En cambio, Tayikistán, al final de la lista, solo necesitaría un aumento del 0,056 %. El promedio de los 135 países es del 3,3 %.
La economía del hidrógeno también abre perspectivas interesantes para países que ya sufren escasez de agua, como Singapur y Qatar. Es poco probable que estos dos Estados produzcan su propio hidrógeno; dependerán del hidrógeno importado. Esto les permite captar el agua que se produce al reconvertir el hidrógeno en energía, ya sea mediante combustión o tecnología de pilas de combustible, y reutilizarla localmente por su elevada pureza.
Está claro que, para la mayoría, el paso a una economía basada en el hidrógeno no afectará negativamente a la seguridad hídrica ni a otras industrias que consumen mucha agua. Aunque el hidrógeno pueda llegar a ocupar una parte significativa del mercado del transporte, lo más probable es que otros sectores relacionados con la energía recurran a una combinación de tecnologías, lo que reducirá la proporción de agua utilizada para el hidrógeno. Además, cuando se quema hidrógeno o se convierte en una pila de combustible con oxígeno atmosférico, se forma agua, que puede capturarse y reutilizarse para producir más hidrógeno. A medida que más países incorporen el hidrógeno a sus planes energéticos, la economía del hidrógeno podría llegar pronto a nuestros hogares y ofrecer soluciones limpias, eficientes y libres de carbono para el transporte, la generación de electricidad, la calefacción central e incluso la cocina.
Los datos utilizados para los cálculos presentados en este artículo proceden del Banco Mundial, que utilizó los datos AQUASTAT de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura. En el caso de los países con varios registros, se seleccionó el valor anual más próximo a 2011 para que coincidiera con el consumo de energía (kt de equivalente de petróleo). Todos los datos se registraron en 2011 y están disponibles en el Banco Mundial. Para los cálculos se utilizó un consumo estequiométrico de agua de nueve litros por kilogramo de hidrógeno. Estos cálculos no tienen en cuenta el agua de refrigeración ni otros usos del agua a lo largo de la cadena de valor del hidrógeno.
