Necesitamos del efecto invernadero, sino nos congelaríamos, pero debemos controlarlo. Además del CO2, el más conocido gas de efecto invernadero, existen otros, como metano (CH4), Óxido Nitros (NO2), Clorofluorocarbonados y vapor de agua.
Figura 1. Ejemplo de Emisiones de efecto invernadero en USA 2017. Tomado de EPA[1]
“Algunos gases atmosféricos, tales como el vapor de agua y el CO2, absorben y reemiten energía infrarroja desde la atmósfera hacia la superficie terrestre. Este proceso, el efecto invernadero, hace que la temperatura media de la superficie sea 33 °C más alta de lo que sería en ausencia de dichos gases. Si no fuese por el efecto invernadero, la temperatura en promedio sería tan fría como –18 °C. Sin embargo, son los gases de efecto invernadero no condensables o de larga permanencia–principalmente CO2, pero también metano (CH4), óxido nitroso (N2O) y halocarburos (CFC, HCFC, HFC)– los que ejercen de impulsores del efecto invernadero. El vapor de agua y las nubes actúan como retroalimentaciones rápidas, lo que quiere decir que el vapor de agua responde rápidamente a los cambios en la temperatura, a través de la evaporación, la condensación y la precipitación.
Esta fuerte retroalimentación del vapor de agua significa que para un escenario en el que se considere una concentración doble de CO2 respecto a las condiciones preindustriales, el vapor de agua y las nubes llevarían a un incremento global en la energía térmica que rondaría el triple del valor ocasionado por los gases de efecto invernadero de larga permanencia. Por tanto, si se toma como referencia la capacidad de retener el calor que emana de la superficie terrestre, el vapor de agua y las nubes son los mayores contribuyentes al calentamiento. La cantidad de vapor de agua en la atmósfera tiene una respuesta directa en la cantidad de CO2 y de otros gases de efecto invernadero de larga permanencia, incrementándose cuando ellos lo hacen.
Es imposible controlar directamente la cantidad de vapor de agua en la atmósfera, ya que el agua se encuentra en nuestro planeta por todas partes, cubriendo el 71% de la superficie terrestre. Para limitar la cantidad de vapor de agua en la atmósfera y controlar la temperatura de la Tierra, es preciso que el ser humano limite en lo posible los gases de efecto invernadero; en la práctica estos son el CO2 y otros gases de efecto invernadero de larga permanencia” [2]
El hidrógeno es altamente prometedor como un vector energético lo que lo puede convertir en una fuente de energía limpia prometedora en un futuro cercano, esto se debe a que en su reacción de combustión genera como subproducto sólo vapor de agua un gas de efecto invernadero de corta duración a diferencia de los gases efecto invernadero generados por la combustión de combustibles fósiles que son de larga duración, lo que ocasiona que la combustión de hidrógeno una alternativa de obtención de energía atractiva, por reducir el CO2 emitido con un bajo impacto ambiental. Es gracias a esta características que la extracción y síntesis de hidrógeno como vector energético se ha transformado en una competencia a nivel mundial, por conseguir un proceso sustentable para la extracción de hidrógeno, ya que uno de los limitantes en el proceso de extracción es el elevado gasto energético que conllevan los procesos tradicionales, los cuales consisten en procesos de electrólisis en matrices acuosas, los cuales su principios generar el rompimiento de las moléculas de agua en sus componentes elementales y separarlos mediante un a diferencia de cargas, donde posteriormente se reconstituyen en moléculas de oxígeno e hidrógeno
El hidrógeno es un elemento químico que cuenta con múltiples propiedades que impiden que sea clasificado como el resto de los elementos en la tabla periódica. Bajo condiciones estándar de presión y temperatura, en su mayoría se encuentra en forma molecular, esto quiere decir que dos átomos de hidrógeno se unen para formar una estructura diatómica que se conoce como H2, gracias a esto la presencia de esta molécula es universal, debido a que el hidrógeno es el elemento más abundante en el universo. Sin embargo, gracias a esta característica y a su gran reactividad, ocasiona que el hidrógeno en la Tierra no se encuentra en forma libre, siempre está asociado a otros elementos, por lo cual no puede ser considerado como un recurso natural como el petróleo o el gas natural.
No obstante, a pesar de las limitantes de los procesos de extracción y síntesis de hidrógeno, actualmente ya existen proyectos de inversión en tecnologías electrolíticas para este fin, estos esfuerzos han sido en su gran mayoría por parte de la industria energética, los cuales tienen como objetivo el cumplimiento de la agenda ODS 2030 para prevenir el cambio climático. Actualmente la industria de producción de hidrógeno a gran escala ha podido dar sus primeros pasos, lo que genera que empresas como Linde lideran la producción de hidrógeno a nivel mundial o empresas de hidrocarburos como Ecopetrol estén virando a empresas integrales de energía y den inicio a sus proyectos piloto de generación de Hidrógeno.
Debido a este auge en la producción de hidrógeno se hace necesaria una medición y cuantificación confiable del hidrógeno y se convierta en una prioridad para el sector industrial. El camino apenas inicia y como se mencionó la complejidad de la molécula y sus características como un bajo peso molecular infiere una complejidad en su medición, lo que representa un desafío técnico para generar tecnologías de medición específicas para poder cuantificar con exactitud este bien tan preciado.
En la actualidad existen instrumentos y técnicas para medición de hidrógeno molecular a nivel de laboratorio, como la cromatografía de gases, técnicas electroquímicas con electrodos específicos a esta molécula. Estas técnicas se quedan cortas a la hora de realizar mediciones a escala industrial donde se manejan escalas de volúmenes sobre los cientos de metros cúbicos, lo que ha generado que se intensifique proyectos de investigación para el desarrollo de nuevas tecnologías que puedan resolver estos inconvenientes.
Es gracias a la necesidad de cambio de combustibles que diferentes sectores de la industria del hidrógeno están creciendo a gran velocidad, a pesar de las limitaciones técnicas y tecnológicas, los avances de generación de Hidrógeno presentan una gran oportunidad para que diferentes industrias entre ellas la técnicas de análisis, muestreo, medición crezcan y puedan entrar a un mercado naciente, a través de explorar las características convenientes de nuevos combustibles para nuestra sociedad.
Referencias
https://d1wqtxts1xzle7.cloudfront.net/56956124/el_hidrogeno_y_la_energia-libre.pdf?1531111788=&response-content-disposition=inline%3B+filename%3DAutores_El_hidrogeno_y_la_energia_El_hid.pdf&Expires=1672111036&Signature=TNmev~ADLsf73n6-BL9ZXsVVIEl6B7v2pVjbtTNF7fI82ZvJ9dbdOEqWVLdWGVh6oOiIpwKIBkouCyVnrJPe0hArabgbaHUp4D9~6C5~SqDwKX9rTm4R9~WRbabuzd1zYM~mZTQCisHg
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https://www.tecpa.es/energia-hidrogeno/
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925400511003674
https://royalsocietypublishing.org/doi/abs/10.1098/rsta.2006.1965
https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/propiedades-hidrogeno-h_18653
[1] https://espanol.epa.gov/la-energia-y-el-medioambiente/descripcion-general-de-los-gases-de-efecto-invernadero
[2] https://public.wmo.int/es/resources/bulletin/observacio%CC%81n-del-vapor-de-agua#:~:text=Algunos%20gases%20atmosf%C3%A9ricos%2C%20tales%20como,en%20ausencia%20de%20dichos%20gases.
Referencia