Muchos de los inventos que tuvieron lugar en la historia de la humanidad fueron producto del azar o un error involuntario.
Así como el dulce de leche, según cuenta la leyenda, fue producto de un hecho fortuito en la ciudad de Cañuelas en 1829 durante una reunión entre el General Lavalle y el General Juan Manuel de Rosas, cuando una criada de la estancia olvidó la lechada (mezcla de leche y azúcar) al fuego, ahora un error en un laboratorio español permitió caracterizar dos bacterias que ayudan a un alga a producir hidrógeno verde.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Córdoba (UCO), en España, que viene estudiando desde 2018 el hidrógeno verde, ha estudiado cómo la relación entre algas y bacterias logra generar este combustible del futuro en una alta calidad.
El resultado de esa relación es una combinación de producción de hidrógeno y biomasa mientras limpian las aguas residuales donde crecen algas y bacterias.
"La producción de hidrógeno usando consorcios de algas y bacterias es una estrategia que deja de lado el uso de combustibles fósiles o la electrólisis del agua usando energía, que son las formas actuales de producción de este combustible", escribieron los autores españoles de un importante estudio científico publicado en la revista Science Direct, que llevan años investigando las relaciones entre algas y bacterias que se benefician de la unión y dan como resultado una combinación de producción de hidrógeno y biomasa.
La efectividad de un equipo formado por un alga y tres bacterias trabajando conjuntamente, producen hidrógeno y crecen juntos produciendo biomasa que luego se puede valorizar y, a la vez, limpiar las aguas residuales en las que crecen.
En concreto, la bacteria Microbacterium forte ayuda al alga Chlamydomonas a generar hidrógeno. Incluyendo Bacillus cereus y Stenotrophomonas goyi se consigue que, mientras se genera hidrógeno, tanto las bacterias como el alga crezcan. Así producen la biomasa que luego se puede revalorizar también como combustible o fuente de energía.
"Este consorcio es mejor porque es más duradero, lo puedes cultivar y obtener durante mucho tiempo hidrógeno y biomasa a diferencia de otros consorcios. También descubrimos que Microbacterium forte y Stenotrophomonas goyi necesitan vitaminas (biotina y tiamina) y fuentes reducidas de azufre para crecer y lo que Chlamydomonas hace seguramente es aportarle esos nutrientes que las bacterias necesitan para crecer", describió el investigador y autor del trabajo, David González.
Por tanto, las bacterias se benefician de la relación con el alga para crecer. Y, además, le ofrece el CO2 y el ácido acético que el alga requiere para crecer y producir hidrógeno.
También tiene sus beneficios para el medio ambiente. Estos consorcios se cultivan en aguas residuales, usando esos residuos para crecer y haciendo tareas de biorremediación del agua. Este consorcio específico se ha probado en aguas residuales sintéticas que imitan residuos lácticos que incluyen, por ejemplo, lactosa.
"Nuestro trabajo también aprovecha el potencial de utilizar materiales de desecho como fuente de nutrientes, facilitando así la producción de biohidrógeno renovable y sostenible. Contando con la ventaja de que este consorcio tiene una producción de hidrógeno aproximadamente diez veces mayor que la de los anteriores", agregó la otra autora Neda Fakhimi.
Contaminación accidental en el laboratorio
"Nos dimos cuenta de que el cultivo contaminado producía más hidrógeno que los que no lo estaban, y a partir de ahí hicimos un seguimiento y vimos que había tres bacterias", agregó González.
Por tanto, además de los avances en la búsqueda de métodos biológicos y sostenibles para producir hidrógeno verde, este trabajo también arroja los genomas de estas dos bacterias recién descubiertas.
Hidrógeno verde, combustible del futuro
El hidrógeno verde se convertirá en uno de los combustibles del futuro, por lo que los investigadores se esfuerzan por hacerlo lo más sostenible y ecológico posible. La producción de hidrógeno mediante consorcios de algas y bacterias es una estrategia que evita el uso de combustibles fósiles o la electrólisis del agua utilizando energía, que son las formas actuales de producir este combustible.
Tomás Falaguerra, trabaja en el Grupo de Estudio y Desarrollo de Sistemas de Hidrógeno y Baterías de Litio (GEDSHyL), perteneciente al Centro Regional de Energía y Ambiente para el Desarrollo Sustentable (CREAS, CONICET – UNCA), cuyo director es el doctor Gabriel Correa. Se especializa en el desarrollo de modelos y prototipos de electrolizadores, dispositivos que utilizan electricidad para descomponer principalmente el agua en hidrógeno y oxígeno a través de un proceso llamado electrólisis.
"Lo primero que hay que saber es que el hidrógeno no se encuentra de manera natural, como el caso del gas o el petróleo. Por lo que debe producirse de manera artificial y de acuerdo al método de producción se clasifican los diferentes tipos (colores) de hidrógeno. El hidrógeno verde se produce mediante electrolisis (ruptura del agua, H2O, por electricidad), siendo la electricidad generada por energías renovables (eólica y solar principalmente). Al utilizar el H2 como vector energético o como reemplazo de los combustibles fósiles se disminuye la generación de gases de efecto invernadero", precisó a Infobae el investigador del grupo GEDSHyL.
Sobre el trabajo español, Falaguerra explicó que "queda claro que es una investigación de laboratorio, y para que eso se lleve a niveles de producción industrial son necesarios varios pasos aún. Y en general los niveles de producción biológica suelen ser bastante bajos comparados con otras tecnologías de producción, lo que no quita que son muy amigables con el ambiente".
En Argentina, el equipo de Falaguerra estudia la generación de hidrógeno verde por dos motivos principales: uno es reducir la cantidad de gases de efecto invernadero, como el monóxido de carbono (CO) y CO2, que se liberan a la atmósfera; lo que se conoce como descarbonización de la matriz energética. Y la otra es aprovechar el potencial de generación de energía renovable que tiene nuestro país".
Consultado por Infobae, Falaguerra indicó que el hidrógeno (H) es el elemento químico más abundante del universo, no emite gases de efecto invernadero y posee una alta densidad energética —libera mucha energía—, lo que lo convierte en una de las mejores alternativas para el reemplazo de los combustibles tradicionales. Sin embargo, su principal desafío radica en que debe generarse artificialmente, ya que no se encuentra en la tierra en forma de H2 (Hidrógeno Molecular), sino que tiende a escapar a la estratosfera una vez liberado.
Falaguerra enfatizó que, al ser un elemento versátil, "utilizamos el hidrógeno verde como vector energético para transportar y almacenar energía, así como materia prima en procesos industriales como la producción de acero, sustituyendo el uso del carbón y contribuyendo así a la descarbonización de la economía".
"En nuestro grupo se desarrolla el conocimiento básico y aplicado para el estudio, la optimización, la integración y la implementación de sistemas de energía de alta eficiencia y bajo costo, utilizando sistemas de hidrógeno y baterías de litio", explica Falaguerra, y continúa: "Además, contamos con un laboratorio donde llevamos a cabo pruebas con datos experimentales para asegurarnos de que nuestros modelos funcionen bien en diferentes situaciones".
"En la línea de Hidrógeno trabajamos con una variada cantidad de proyectos que van desde desarrollo de modelos computacionales, análisis de técnicos y económicos, hasta el desarrollo y construcción de prototipos. Se comenzó trabajando con modelos computacionales de celdas de combustible, que son dispositivos que convierten el hidrógeno junto al oxigeno en energía eléctrica obteniendo como subproducto agua y calor. Se trabajó con estudios tecnoeconómicos donde se plantean diferentes escenarios para la transición energética, considerando diferentes tecnologías, sus costos y factibilidad de implementación. Se han ensayado celdas de combustible comerciales", remarcó el experto.
Y completó: "Luego se trabajó con modelos de electrolizadores, dónde se publicaron varios trabajos junto con el grupo del doctor Santarelli del Politécnico de Torino (Italia), así como con el grupo interdisciplinario ingeniería electroquímica de la Universidad de la República (Uruguay). Uno de los objetivos de este equipo científico es estudiar, diseñar y realizar sistemas de energía híbridos que combinen fuentes renovables de energía, como paneles solares o turbinas eólicas, con tecnologías como electrolizadores y baterías recargables de litio. Queremos hacer esto tanto para sistemas estacionarios, como la energía para edificios, así como también para sistemas móviles, como vehículos eléctricos".
El GEDSHyL combina investigación teórica y experimentación práctica para avanzar en la tecnología de energía limpia y eficiente; reforzando la premisa de que el hidrógeno verde ofrece una prometedora solución en la lucha contra el cambio climático y la contaminación.
Argentina y la producción de hidrógeno
Juan Carlos Bolcich, físico argentino especializado en hidrógeno como energía alternativa, infinita y accesible, explicó a Infobae que al principio de este siglo, Argentina estaba muy avanzada respecto a los estudios sobre hidrógeno verde.
"En los primeros años del nuevo siglo, con la implementación de la planta experimental de Pico Truncado en Santa Cruz, se logró un avance importante en el estudio de esta nueva tecnología limpia y eficiente. Pero en los siguientes años, nunca hubo una ley y las regulaciones necesarias en Argentina para lograr las inversiones necesarias para que los estudios dejen de ser experimentales y sean implementados en la industria y en la sociedad.
Y agregó: "Casi todos los países de la región ya tienen su ley y las reglamentaciones de la ley para la implementación de hidrógeno verde. Nosotros todavía estamos esperando. Con el gobierno anterior se avanzó mucho, pero la ley nunca llegó al Congreso de la Nación para ser aprobada. Y sin una ley y marco regulatorio no van a venir inversiones extranjeras para potenciar este desarrollo".
El destacado doctorado en Física del Instituto Balseiro explicó que actualmente en Argentina hay una empresa que tiene la mejor experiencia en la implementación de hidrógeno verde y es CAPSA Capex que formó la compañía Hychico ubicada aproximadamente a 20 kilómetros de la ciudad de Comodoro Rivadavia. La planta que funciona desde 2009, produce 120 metros cúbicos al día y ha generado más de 2 millones de metros cúbicos de hidrógeno, destinados a la producción de energía eléctrica y oxígeno.
La misma cuenta con dos electrolizadores que, a partir de electricidad, descomponen las moléculas del agua en hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno es mezclado con gas natural para alimentar un motogenerador de 1.4 MW, mientras que el oxígeno es comprimido y comercializado con un alto nivel de pureza.
Un combustible potencial para América Latina
El Banco Mundial sostiene que América Latina tiene potencial para convertirse en una de las regiones más competitivas del mundo en la producción de hidrógeno verde para 2030.
La Comisión Económica para América Latina y el Caribe (CEPAL) publicó en 2023 su último informe titulado "Oportunidades para la inversión y la colaboración entre América Latina y el Caribe y la Unión Europea" en el que enumera 5 avances tecnológicos y recursos clave energéticos para la región: "Las energías eólica y solar, el almacenamiento de litio, el cobre, la electromovilidad y el hidrógeno verde".
"El hidrógeno verde es un habilitador o acelerador para la transición energética sostenible y en función de la geopolítica de cada país, puede también contribuir a la seguridad y resiliencia energética. Las proyecciones para la industria del hidrógeno renovable a corto y mediano plazo se caracterizan no solo por un crecimiento acelerado, sino también por un cambio radical en la configuración de la oferta y la demanda de una nueva industria energética limpia y renovable", indicó la CEPAL.
De acuerdo con el último informe regional de su plataforma H2LAC, si bien el grado de avance es diferente, ya hay en el continente 13 proyectos operacionales y más de 70 en desarrollo. Hasta ahora, América Latina y el Caribe son responsables de aproximadamente el 5% de la producción mundial de hidrógeno, principalmente gris.
Pero la CEPAL sostiene que la región se perfila como un referente mundial en la producción de hidrógeno verde gracias a su abundancia de energías renovables.
Chile figura a la cabeza, con casi una treintena de iniciativas respecto a la generación de hidrógeno verde, que van desde la aplicación de hidrógeno en el transporte público y de carga, hasta la producción de metanol o amoniaco verde para la industria de explosivos.
Algunas de estos proyectos son "H2 Magallanes", impulsado por la empresa francesa Total Eren, que incluirá instalaciones portuarias; el piloto "Haru Oni", de la empresa chilena HIF, la italiana Enel Green Power y la multinacional Siemens Energy, que apostará a la creación de e-combustibles en la región de Magallanes; o el proyecto "HyEx", de la energética francesa Engie y la chilena Enaex, en Antofagast.
Argentina tiene en funcionamiento una planta de producción de hidrógeno limpio en Comodoro Rivadavia gestionada por la empresa local Hychico. Y las autoridades anunciaron meses atrás el desembarco del proyecto "Pampas" en la provincia de Río Negro, una iniciativa millonaria enfocada en la producción de H2V a escala industrial liderada por la empresa australiana Fortescue Future Industries.
Colombia es otro país que está haciéndose cada vez más visible en el sector del hidrógeno verde, si bien la mayoría de los proyectos —una decena— están todavía en fase estudio. Las iniciativas van desde la construcción de un hub de H2V que abastezca la industria siderúrgica, hasta la producción del combustible a partir de excedentes de energías renovables, movilidad y uso industrial. En operación está ya una iniciativa de hidrógeno verde en la refinería de Cartagena de Indias de la empresa Ecopetrol, alimentada por paneles solares, y otro proyecto de la proveedora de gas natural Promigas.
Uruguay trabaja en el piloto "H2U", una estrategia que podrá ser aplicada tanto en el transporte pesado como en la producción de amoníaco y fertilizantes verdes. Otro proyecto a destacar es "Tambor Green Hydrogen Hub", impulsado por la compañía alemana Enertrag en cooperación con la uruguaya SEG Ingeniería, y cuya finalidad es la construcción de una planta de producción de H2V y derivados como metanol en Tacuarembó.
En Brasil, la empresa EDP obtenía recientemente su primera molécula de hidrógeno verde en su nueva planta de producción de São Gonçalo do Amarante, en el estado de Ceará, en el noreste del país. La producción de esta molécula es el primer paso del proyecto piloto de hidrógeno verde en la central de Pecém, en la que se va a generar combustible limpio con garantía de origen renovable y a desarrollar una hoja de ruta con análisis de escenarios de escalabilidad, considerando todos los eslabones de la cadena de producción de hidrógeno. El proyecto incluye una planta de energía solar con 3 MW de capacidad y un módulo electrolizador de última generación, con capacidad para producir 250Nm3/h de gas.