En su informe de mercado «Producción y mercados del hidrógeno azul 2023-2033: Tecnologías, previsiones, protagonistas«, la empresa tecnológica IDTechEx explora el hidrógeno turquesa y profundiza en las diversas tecnologías de pirólisis de metano, sus beneficios, inconvenientes y las actividades comerciales clave que dan forma a esta industria.
En el espectro de la producción de hidrógeno, el hidrógeno azul y el verde han surgido como soluciones clave para un futuro con bajas emisiones de carbono.
Sin embargo, IDTechEx señala que el hidrógeno azul se produce reformando el gas natural con vapor u oxidándolo parcialmente con oxígeno, al tiempo que se capturan y almacenan las emisiones de CO2 del proceso (CAC), mientras que el verde se genera mediante la electrólisis del agua alimentada por fuentes de energía renovables, como la eólica o la solar, lo que lo hace libre de carbono en términos de emisiones de Alcance 1 y 2.
En el caso del hidrógeno turquesa, el planteamiento es diferente.
IDTechEx señala que el hidrógeno turquesa se genera mediante pirólisis de metano, un proceso en el que el metano se descompone en hidrógeno y carbono sólido a altas temperaturas sin liberar directamente CO2, lo que lo convierte en una opción más respetuosa con el medio ambiente que el azul, ya que evita el CAC.
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Rentabilidad
«En comparación con el hidrógeno verde, la producción de hidrógeno turquesa suele ser más rentable y fácil de escalar debido a su dependencia del gas natural, abundante y actualmente más asequible, como materia prima», informó IDTechEx.
«Además, el proceso es termodinámicamente mucho menos intensivo en energía que la electrólisis del agua, ya que requiere unas siete veces menos energía por mol de hidrógeno producido. Esto es especialmente ventajoso, teniendo en cuenta que muchas variantes del proceso de pirólisis del metano pueden electrificarse completamente, eliminando así las emisiones de Alcance 2. El uso de biogás como materia prima podría convertir el proceso en carbono negativo», agrega el informe.
En cuanto al interés y la actividad comercial en la pirólisis de metano, IDTechEx señaló que las empresas que la desarrollan abarcan varias regiones, con Norteamérica (principalmente EE.UU.) y Europa (principalmente Reino Unido, Francia y Alemania) dominando el desarrollo en cuanto a participantes y niveles de preparación tecnológica (TRL).
IDTechEx identificó tres grandes tipos de procesos de pirólisis de metano, y todos ellos son bastante diferentes en cuanto a sus principios de funcionamiento, ventajas e inconvenientes, fases de desarrollo y número relativo de agentes que los desarrollan:
- Térmico: descomposición térmica no catalítica que utiliza temperaturas muy elevadas (1.000-1.400°C). El calentamiento se realiza a través de las paredes del reactor o de los tubos de intercambio de calor (si se utiliza la combustión). Entre las empresas que desarrollan este proceso se encuentran BASF (calentamiento resistivo de las paredes del reactor) y Ekona Power (calentamiento por combustión de los gases de cola);
- Catalítico: proceso termocatalítico que emplea un catalizador fundido en una columna de burbujas o partículas de catalizador en un reactor de lecho fluidizado. Entre las empresas que desarrollan este proceso figuran C-Zero (catalizador de sales fundidas) y Hazer Group (catalizador sólido de mineral de hierro);
- Plasma: las moléculas de metano se dividen por plasma a alta temperatura (mediante antorchas de plasma) o plasma a baja temperatura generado por microondas. Entre las empresas que desarrollan este proceso figuran Monolith (alta temperatura) y Transform Materials (baja temperatura).
IDTechEx considera que los procesos de pirólisis por plasma son los más avanzados en cuanto a grado de desarrollo tecnológico y número de participantes, y también los más eficientes desde el punto de vista energético.
Inconvenientes
Aparte de las muchas ventajas de la pirólisis del metano, IDTechEx afirma que la tecnología también presenta algunos inconvenientes.
«La necesidad de metano (gas natural) es un reto compartido con el hidrógeno azul, ya que significa que la producción de hidrógeno dependerá del gas natural. Además, el rendimiento de hidrógeno por mol de gas natural utilizado es inferior al de los procesos de hidrógeno azul, como el reformado metano-vapor o el reformado autotérmico (SMR y ATR)», señaló.
«El subproducto carbono también plantea algunos problemas. Los acuerdos de extracción solo pueden establecerse para un producto de carbono de calidad. De lo contrario, el carbono tendría que secuestrarse bajo tierra», expresa el informe.
«Además, la pirólisis del metano genera 3 kg de negro de humo por cada kg de hidrógeno. Por lo tanto, las plantas de pirólisis solo podrían ampliarse a escalas muy grandes (en millones de toneladas de hidrógeno) si existen mercados adecuados para el subproducto. De lo contrario, la economía del proceso podría ser prohibitiva».
IDTechEx cree que el uso de la pirólisis de metano será bastante limitado en la industria del hidrógeno en comparación con el hidrógeno azul y el verde, ya que las tecnologías aún tienen que desarrollarse y demostrarse a escala comercial.
«Eso no significa que la pirólisis de metano y el hidrógeno turquesa deban pasarse por alto, ya que varias industrias podrían beneficiarse de esas tecnologías», enfatiza el reporte.
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