El hidrógeno va a ser el combustible del futuro en la aviación. Pero requiere preparar las infraestructuras y optimizar procedimientos adecuados para su fabricación, distribución y almacenaje. A cambio, será uno de los protagonistas en el viaje aéreo hacia la descarbonización.
Desde finales del siglo pasado, el sector aeronáutico está embarcado en una carrera hacia la reducción de su impacto sobre el medio ambiente y, muy especialmente, en lo relativo a la descarbonización del transporte aéreo. Son muchas las líneas de trabajo en marcha para ese fin y, entre ellas, la relativa al uso del hidrógeno como combustible es una de las más prometedoras. El hidrógeno es el elemento más ligero, básico y común del universo, y se trata de una fuente de energía que no contamina.
¿Cuál es la idea? Las aeronaves pueden volar mediante el uso de celdas de combustible de hidrógeno para generar energía eléctrica, que posteriormente se puede utilizar para impulsar los motores del avión. Las pilas de combustible son las encargadas de convertir el hidrógeno y el oxígeno en electricidad.
Una alternativa más respetuosa con el medio ambiente que los combustibles tradicionales para aviones (la mayoría hidrocarburos de origen fósil), que liberan gases de efecto invernadero y contribuyen al cambio climático.
Un resumen básico de cómo funciona el proceso es el siguiente:
1.El hidrógeno se almacena a bordo de la aeronave en tanques.
2. De ahí, alimenta a una celda de combustible, donde reacciona con el oxígeno para producir electricidad.
3. La electricidad producida por la celda impulsa un motor eléctrico, que hace moverse a las hélices o turbinas.
4. Los únicos subproductos de esta reacción son agua y calor, que se expulsan de la aeronave.
Sin embargo, el uso de hidrógeno en la aviación aún se encuentra en fase de desarrollo y con algunas barreras por superar. Una de ellas, el almacenamiento en la propia aeronave o en el aeropuerto, plantea los siguientes retos:
1. Baja densidad: en condiciones normales, el hidrógeno es un gas ligero que ocupa mucho volumen. Esto hace que sea difícil de almacenar de forma compacta, ya que requiere contenedores grandes. El uso de hidrógeno criogénico (líquido) reduce significativamente este problema.
2. Alta presión: como consecuencia de lo anterior, para almacenar hidrógeno en forma compacta, debe comprimirse a altas presiones, lo que requiere tanques pesados especiales.
3. Temperatura fría: el hidrógeno criogénico implica que debe almacenarse a temperaturas extremadamente bajas para mantener un volumen más reducido y evitar sobrepresión.
4. Alta reactividad: el hidrógeno es altamente reactivo, lo que significa que al combinarse con otros elementos puede causar reacciones no deseadas, si no se almacena o manipula adecuadamente.
5. Costo económico: Almacenar hidrógeno de manera segura y eficiente es costoso debido las razones expuestas.
6. Diseño de los tanques de combustible: Los requerimientos para el almacenamiento del hidrógeno no permiten, de momento, pensar en el uso tradicional de las alas como depósito de combustible, sino que obligaría a utilizar tanques que irían en el propio fuselaje de la aeronave.
«Si todo el hidrógeno generado en el mundo fuera «verde» se ahorrarían los 830 millones de toneladas anuales de CO2 emitidos a la atmósfera»
Por tanto, la solución podría ser utilizar hidrógeno criogénico, esto es, licuado a una temperatura en torno a -253°C. Se trata de una solución común en el sector espacial. El uso del hidrógeno criogénico es una alternativa más lógica que el tanque presurizado por razones de espacio y seguridad.
Los desafíos anteriormente mencionados propician que el almacenamiento de hidrógeno sea un proceso complejo y costoso, lo que ha frenado su uso hasta ahora. Sin embargo, se están realizando esfuerzos de investigación y desarrollo para que pueda ser más accesible, seguro y asequible.
No es el único obstáculo. Actualmente, el método más común para producir hidrógeno es a través del reformado de metano con vapor, que consiste en convertir el gas natural en hidrógeno. Este método es relativamente barato, pero tiene como gran inconveniente que produce dióxido de carbono, lo que nos lleva de nuevo a la casilla de salida: el reto de la sostenibilidad.
Una alternativa más limpia es el llamado «hidrógeno verde». El método mediante el que se utiliza la corriente eléctrica para separar el hidrógeno del oxígeno que hay en el agua, por lo que, si la electricidad necesaria es obtenida de fuentes renovables, produciremos finalmente energía sin emitir dióxido de carbono a la atmósfera. Si todo el hidrógeno generado en el mundo fuera «verde» se ahorrarían los 830 millones de toneladas anuales de CO2 emitidos a la atmósfera, comparado a cuando se produce utilizando combustibles fósiles.
El inconveniente es que reemplazar todo el hidrógeno gris mundial por hidrógeno verde significaría una demanda de energía renovable de unos 3.000 TWh adicionales al año, algo así como la demanda total de Europa actualmente.
Entre los hidrógenos gris y verde, se encuentra el denominado hidrógeno azul, que es aquel que se produce utilizando como fuente de energía algún combustible fósil, pero se realiza sin la emisión de gases de efecto invernadero, especialmente dióxido de carbono.
El hidrógeno tiene un gran potencial en aviación en su utilización en tecnologías de celdas de combustible, pero no es la única alternativa. Compañías como Airbus también trabajan en aeronaves sin emisiones equipadas con motores que usarán directamente hidrógeno como combustible, no con células de hidrógeno que produzcan electricidad. Tienen previsto que esta tecnología esté a punto en 2035.
Por último, gestionar la fabricación, almacenamiento y distribución de hidrógeno en un aeropuerto también va a ser un reto a tener en cuenta. Habrá aeropuertos que dispondrán de instalaciones para la fabricación de hidrógeno y podrán servirlo directamente a las aeronaves. Sin embargo, otros aeropuertos deberán comprarlo e implementar procedimientos de distribución específicos.
La evolución de la aviación con hidrógeno tiene el potencial de reducir el impacto global de la industria del transporte aéreo en el medio ambiente y crear nuevas oportunidades para la innovación en el diseño de aeronaves y sistemas de combustible. Hay muchos desafíos que superar, pero el hidrógeno promete energía abundante, limpia y sostenible, con vapor de agua como único subproducto. Es tentador ¿no cree?
