Sostenibilidad
Almacenamiento de Hidrógeno – ¿Es el Combustible de Aviación a Base de Lignina la Respuesta?
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Haciendo que el Hidrógeno Funcione
La electrificación con baterías podría no ser suficiente para reemplazar los combustibles fósiles en el transporte, especialmente en el envío y los viajes aéreos. Lo mismo se puede decir de los procesos industriales que requieren temperaturas muy altas. Incluso con las recientes mejoras en la tecnología de baterías, la electricidad es difícil de almacenar sin baterías pesadas o demasiado grandes.
Una alternativa considerada desde hace tiempo es el hidrógeno. Como el hidrógeno verde puede producirse a partir de energía renovable, sería una buena forma de convertir la energía verde en un combustible líquido denso.
Sin embargo, el hidrógeno verde se ha quedado atrás respecto a otras soluciones verdes por 2 razones: la producción de hidrógeno es costosa y su almacenamiento es difícil.
El problema de la producción se está abordando desde muchos ángulos, apartándose de la electrolysis de agua habitual, como, por ejemplo, fotosíntesis artificial, microondas y óxido de cerio, o electrolysis basada en níquel, usando virutas metálicas.
El almacenamiento es un problema más complicado, ya que el hidrógeno es muy volátil, inflamable y difícil de contener al ser el átomo más pequeño posible. Por eso es significativo que los científicos puedan haber logrado un avance en este tema.
Los investigadores que trabajan en Washington State University, Pacific Northwest National Laboratory, University of New Haven y Natural Resources Canada han publicado sus resultados en International Journal of Hydrogen Energy, bajo el título “In-situ dehydrogenation of lignin-based jet fuel: A novel and sustainable liquid organic hydrogen carrier”1.
Almacenamiento y Transporte de Hidrógeno
El gas hidrógeno es una de las moléculas más pequeñas del Universo, compuesta solo por dos de los átomos más ligeros de la tabla periódica. Como resultado, tiende a presentar algunas características indeseables para un portador de energía:
- Baja densidad.
- Volátil e inflamable.
- Difícil de contener, ya que se escapa entre los enlaces moleculares de su contenedor.
Todos estos aspectos del hidrógeno tienden a hacer que su almacenamiento y transporte sean costosos y técnicamente complejos.
La tendencia a reaccionar con el acero y hacerlo frágil tampoco ayuda, ya que implica la necesidad de una tubería de hidrógeno especializada para el transporte a larga distancia, en lugar de la red de tuberías más barata utilizada por el gas natural.
Una idea para evitar estos problemas es convertir el hidrógeno en amoníaco, un combustible líquido mucho más fácil de manejar. Sin embargo, esto reduce la eficiencia general del proceso. Una economía basada en amoníaco también necesitaría construir su propia infraestructura desde cero.
Combustible a Base de Lignina
Una nueva alternativa propuesta por los investigadores es usar un combustible experimental basado en lignina, un polímero orgánico que se encuentra en las plantas. El combustible fue desarrollado en el laboratorio del Prof. Bin Yang y analizado con resonancia magnética nuclear (NMR) en el Pacific Northwest National Laboratory.
Fuente: Washington State University
Esto se desarrolló previamente y demostró que los residuos vegetales de la agricultura podrían convertirse en combustible de aviación sostenible. Esta mezcla de combustible también era más densa en energía que los productos basados en combustibles fósiles, y también reducía la contaminación al reemplazar las moléculas aromáticas (ciclos de carbono) que normalmente se añaden al combustible de aviación.
Combustible de Lignina que Transporta Hidrógeno
La nueva investigación demostró que este combustible de aviación sostenible a base de lignina puede usarse como portador de hidrógeno, sin requerir cambios químicos que consumen energía como en la producción de amoníaco.
Funciona haciendo que el combustible de aviación a base de lignina (LJF) libere los átomos de hidrógeno que contiene (mono-, di- y triciclohexilalcanos) cuando se expone a nanopartículas de platino sobre alúminosilicato cristalino.
Los investigadores llamaron a este proceso Portador Orgánico Líquido de Hidrógeno basado en Combustible de Aviación a Base de Lignina (LJF-HyC).
La parte del combustible de aviación a base de lignina que transporta hidrógeno se estimó mediante resonancia magnética nuclear (NMR) que representa el 18,5% del total.
“Esta nueva tecnología basada en combustible de aviación a base de lignina podría permitir un almacenamiento de hidrógeno eficiente y de alta densidad en un combustible de aviación sostenible y fácil de manejar, eliminando la necesidad de tanques presurizados para el almacenamiento y transporte.”
Pr. Bin Yang – Profesor en Washington State University
Uso de la Infraestructura Existente
Lo que hace interesante este proceso es que ya existe una infraestructura masiva para transportar combustible de aviación y otros combustibles líquidos similares. Por lo tanto, en lugar de intentar almacenar y transportar hidrógeno puro, el LJF podría usarse para transportar hidrógeno del punto A al punto B.
También podría usarse fácilmente para almacenar hidrógeno, ya que el almacenamiento de combustible de aviación se utiliza comúnmente y es económico.
“Esta innovación ofrece oportunidades prometedoras de compatibilidad con la infraestructura existente y viabilidad económica para una producción escalable.
Podría ayudar a crear un sistema sinérgico que mejore la eficiencia, la seguridad y los beneficios ecológicos tanto del combustible de aviación sostenible como de las tecnologías de hidrógeno.”
Pr. Bin Yang – Profesor en Washington State University
El próximo objetivo de los investigadores es diseñar un catalizador impulsado por IA que mejore y complete las reacciones de hidrogenación, haciéndolas más eficientes y rentables.
Empresa de Hidrógeno
PLUG Gráfico de precios
Plug Power (PLUG ) es un líder en hidrógeno verde, con un enfoque en pilas de combustible. Notablemente, sus pilas de combustible alimentan más de 40,000 montacargas, con ingresos multiplicados por 8 desde 2013. También está activo en la construcción de infraestructura de hidrógeno como producción de hidrógeno, logística, generación de energía a escala de servicios públicos y entregas.
Fuente: Plug Power
La empresa busca escalar para reducir los costos de producción de $10/kg a $4/kg, mientras multiplica la producción por 14 veces en 2027.
Fuente: Plug Power
Debido a enormes inversiones para aumentar la capacidad de producción 19 veces desde 2020, la empresa aún no es rentable. Esto llevó a casi duplicar los ingresos desde el comienzo hasta el final de 2023. Se espera que la mayor parte del negocio actual y proyectado provenga de América del Norte.
La empresa ve sus soluciones como un combustible de movilidad directa o como un complemento a los vehículos eléctricos, ya que el hidrógeno permite reducir la presión sobre la red por la carga pico de los EVs que no coincide con los horarios de producción de energías renovables durante el día.
Fuente: Plug Power
Como un importante productor de pilas de combustible, Plug Power se beneficiaría enormemente de una transición hacia una economía basada en hidrógeno. La aparición de un portador de hidrógeno barato y seguro mejoraría radicalmente la economía de usar hidrógeno como fuente de combustible.
Por lo tanto, esto convierte a Plug Power en una buena acción para apostar por una transición hacia el hidrógeno en general, con un crecimiento en la demanda de sus pilas de combustible cada vez que se inventa un método más barato para producir, almacenar o transportar hidrógeno.
Referencia del Estudio:
1. Andrew S. Lipton et al. (2025) In-situ dehydrogenation of lignin-based jet fuel: A novel and sustainable liquid organic hydrogen carrier. International Journal of Hydrogen Energy Volume 98, 13 enero de 2025, Pages 1275-1282
