La Estrategia de Hidrógeno 2020, planteada desde la Unión Europea (UE) para lograr la neutralidad climática, centra su objetivo en la descarbonización de la producción de hidrógeno y poder ampliar su uso en sectores donde reemplace a los combustibles fósiles.
Es decir, se centra en la producción de hidrógeno renovable o verde, cuyas emisiones de gases de efecto invernadero son cercanas a cero.
Sin embargo, descarbonizar la producción de hidrógeno es todo un reto, si tenemos en cuenta que más del 95 % de la capacidad europea de producción de hidrógeno en 2020 se derivó de combustibles fósiles y la producción de hidrógeno verde representó menos del 1 %.
Esta producción de hidrógeno verde estuvo centrada, principalmente, en la electrólisis del agua, con la electricidad procedente de fuentes renovables.
Para poder respaldar la estrategia de mitigación climática de Europa y poder cubrir las necesidades energéticas de los diferentes sectores es necesario contar con otra opción para la producción de hidrógeno renovable: el biohidrógeno.
El biohidrógeno, tal como se indica en el libro blanco sobre la sostenibilidad, asequibilidad y accesibilidad del biohidrógeno para apoyar su producción y uso en Europa, publicado por la Asociación Europea de Biogás (EBA), en colaboración con expertos en biogás, va a jugar un papel destacado para alcanzar el objetivo de neutralidad climática en Europa, junto al biogás y el biometano.
¿Qué es el biohidrógeno?
El biohidrógeno es el hidrógeno renovable que se obtiene a partir de biogás, biometano y biomasa. Esto supone que, a diferencia de otras formas de hidrógeno, el biohidrógeno puede tener cero o incluso carbono negativo, si la materia prima con la que se produce son los residuos orgánicos.
Durante el proceso de producción del biohidrógeno y dependiendo de la tecnología empleada, también es posible obtener otros subproductos de interés, como son el dióxido de carbono biogénico puro, los digestatos o el biocarbón, contribuyendo así a la descarbonización y a la economía circular.
Principales tecnologías para la producción de biohidrógeno
Dentro de las diferentes tecnologías disponibles para la producción de biohidrógeno, destacan las basadas en procesos biológicos, como son:
- La fermentación oscura: consiste en la recuperación del hidrógeno generado durante las primeras etapas de la digestión anaerobia de residuos orgánicos, en ausencia de luz y gracias a la acción combinada de un conjunto de bacterias anaerobias.
- La fotofermentación: consiste en la transformación de la materia orgánica en biohidrógeno empleando luz solar como catalizador del metabolismo. Es un método intermedio entre la vía fotobiológica y la vía fermentativa. Los microorganismos responsables de este proceso son principalmente bacterias púrpuras (PNS, del inglés purple non-sulfur) de los géneros Rhodopseudomonas y Rhodobacter.
- Biofotólisis: implica la división de la molécula de agua, u otros compuestos orgánicos, por acción de la energía lumínica (luz solar) y microorganismos autótrofos fotosintéticos.
La fermentación oscura es una alternativa para la producción de biohidrógeno que está aún en desarrollo a través de proyectos de investigación, como el LIFE REPTES (Renewable bio-hydrogen production technologies from lignocellulosic waste and sewage sludge co-fermentation).
Este proyecto pretende integrar un modelo circular de producción de biohidrógeno, a partir de los subproductos lignocelulósicos de los que se compone la paja de arroz, junto a lodos de depuradora, mediante un proceso de fermentación oscura.
Las tecnologías de fotofermentación y biofotólisis también se encuentran aún en fases de investigación básica orientada a la aplicación. En el caso de la biofotólisis, por ejemplo, su rendimiento y productividad se encuentran limitados, pero con un amplio margen de mejora, con posibles soluciones como agrandar las superficies de reacción para captar el máximo de luz solar u optimizar el diseño de los biorreactores.
De todas estas tecnologías, la que mejores expectativas presenta es la vía fermentativa, en especial los procesos fermentativos secuenciales (fermentación oscura seguida de fotofermentación), tanto por sus resultados de producción más elevados como por su valor añadido en el aprovechamiento de residuos.
El biohidrógeno como oportunidad para las áreas rurales
La tecnología para la producción de biohidrógeno puede representar una oportunidad para las áreas rurales ante la necesidad futura de este gas renovable.
La posibilidad de generar hidrógeno verde a partir de biogás de producción nacional reduce la necesidad de importar gas y mejora tanto la seguridad del suministro como la independencia energética.
En las áreas rurales, el biohidrógeno se puede producir a partir del biogás o biometano crudo como fuente local de energía verde, reduciendo sus costes de producción, así como los efectos de la volatilidad de los precios del gas natural.
La investigación y optimización de tecnologías como la fermentación oscura para la producción de biohidrógeno va a permitir mejorar el rendimiento energético de las plantas de biogás agroindustrial y, con ello, la producción de gas renovable.
Retos del biohidrógeno
La producción de biohidrógeno supone una alternativa sostenible para la producción de hidrógeno verde, que se basa en el modelo de economía circular.
Se trata de un producto innovador, por lo que el marco regulatorio aún carece de impulsores para alcanzar la madurez comercial.
De momento, los objetivos fijados en la REDII para la industria y el transporte se centran en el hidrógeno de los RFNBO (combustibles líquidos y gaseosos renovables de origen no biológico), no incluyendo al biohidrógeno.
Hasta la fecha, esta directiva no presenta una definición inclusiva de hidrógeno renovable que cubra todas las vías de producción posibles, como el biogás o el biometano crudo.
Así, el biohidrógeno solo estaría cubierto por la Directiva de Energía Renovable bajo la definición de ‘combustibles de biomasa’. Y estos combustibles de biomasa ya pueden contribuir a los objetivos de energías renovables de Europa, siempre que cumplan las normas de sostenibilidad pertinentes.
La producción de hidrógeno verde por métodos biológicos guarda un gran potencial y debe ser complementaria a otros métodos de producción renovables, de cara a favorecer la transición energética y la neutralidad climática.
A medida que Europa avanza en el establecimiento de un mercado único de energía, se deben desarrollar leyes que propicien el desarrollo del biohidrógeno como parte del potencial productor de hidrógeno renovable.
