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Científicos rusos evaluaron las perspectivas para la implementación de tecnologías de hidrógeno

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A mediados del año pasado, la Comisión Europea publicó la "Estrategia del hidrógeno para una Europa climáticamente neutra". Según Bruselas, es el primer número de la tabla periódica, junto con las fuentes de energía renovables, que debería permitir al Viejo Mundo reducir su huella de carbono a cero y, como resultado, minimizar la contaminación ambiental. Para 2030, la capacidad de generación de electrolizadores construidos dentro de la Unión Europea debería ser de al menos 40 giga vatios (menos del 4% de la capacidad instalada total en 2018). Está previsto importar exactamente la misma cantidad, incluso de nuestro país.

Según varios analistas, Rusia simplemente está obligada a subirse al vagón del tren saliente y crear líneas tecnológicas para exportar el gas más ligero de la naturaleza. Después de todo, según los partidarios de la energía verde, los hidrocarburos pronto serán innecesarios. Y si no nos centramos urgentemente en el H2, nuestra economía nacional, que depende en gran medida de los ingresos de petróleo y gas, se encontrará en un profundo declive.

También hay otra opinión. Los expertos que están familiarizados de primera mano con los métodos de producción de hidrógeno recuerdan que cualquiera de los métodos disponibles (ya sea que se obtenga a partir del metano o por electrólisis) es demasiado caro para depender seriamente del hidrógeno como recurso de energía global. Las empresas y la población en este caso simplemente se arruinarán pagando sus facturas de electricidad. Además, no está del todo claro cómo almacenar y, lo que es más importante, transportar este gas explosivo. El sistema de tuberías existente, por ejemplo, no es adecuado para esto. A diferencia del metano, el H2 es extremadamente activo simplemente destruiría las tuberías, causando fisuras importantes en las soldaduras.

El mundo actual consume alrededor de 85 millones de toneladas de hidrógeno. Al mismo tiempo, es necesario comprender que la demanda no la proporcionan en absoluto la energía y el transporte, sino las industrias químicas y de refinación de petróleo. Los coches, autobuses y trenes que funcionan con H2 existen, por supuesto, pero solo como modelos experimentales. La introducción de estos modelos a escala industrial está fuera de discusión; esto también es un placer muy costoso.

Sin embargo, los proyectos locales tienen derecho a existir. Por ejemplo, en Rusia actualmente se está desarrollando un programa para crear trenes que funcionen con baterías de combustible de hidrógeno. Pueden tener demanda en lugar de locomotoras diesel en lugares donde no hay infraestructura necesaria para la transmisión de electricidad.

Горный университет
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“En nuestra opinión, el hidrógeno no podrá obtener el estatus de recurso energético global. Sin embargo, es bastante capaz de convertirse en una de las herramientas que necesita la humanidad para resolver los problemas ambientales. La civilización se enfrenta hoy a un serio desafío: reducir significativamente el impacto antropogénico en la naturaleza. Y al mismo tiempo, mantener el desarrollo sostenible. Nuestra investigación científica tiene como objetivo comprender mejor cómo se pueden lograr las dos cosas al mismo tiempo. Una de las direcciones es precisamente la investigación en el campo de la mejora de las tecnologías para la producción, almacenamiento y transporte de hidrógeno. Se financian con subvenciones de Jazret Medzhidovich Sovmen, un filántropo que, mucho antes de su victoria en las elecciones presidenciales en la República de Adyguea, literalmente hizo una revolución tecnológica en la extracción de oro. Esta persona es muy consciente de que la ciencia está en el corazón del desarrollo socioeconómico progresivo de Rusia, y para hacerla avanzar es necesario involucrar a la generación más joven de científicos en la investigación”, dice el Director del proyecto del Centro de Competencias del Ártico, creado en la Universidad de Minería de San Petersburgo, Georgy Buslaev.

Aclara que, en opinión de varios políticos occidentales, es posible reducir la huella de carbono solo en el caso de un rechazo total del consumo de petróleo y gas natural. Sin embargo, esto no es realista, porque pasarán muchas décadas hasta el momento en que las tecnologías verdes puedan reemplazar completamente a los combustibles fósiles como base de las economías nacionales. Es muy posible que esto solo suceda a fines del siglo XXI. Por ello, la tarea de los científicos debe incluir no solo la búsqueda de alternativas a los hidrocarburos, sino también la investigación en el campo de la reducción de la emisión de sustancias nocivas en el proceso de su extracción, transporte y uso.

Uno de los problemas ambientales más graves asociados con el complejo de combustible y energía es la quema de gas asociado de petróleo. Se libera en el proceso de bombeo del oro negro fuera del pozo y es un subproducto. Anteriormente, simplemente se quemaba con antorchas (y esto sucedía en todo el mundo), lo que provocaba emisiones de CO2 y otras sustancias nocivas a la atmósfera. Hoy la situación ha cambiado ligeramente para mejor, sin embargo, la magnitud del impacto negativo sobre el medio ambiente sigue siendo grande.

Por extraño que pueda parecer a primera vista, es posible cambiar la situación precisamente por la exportación de hidrógeno, o más bien sus derivados. Científicos de la Universidad de Minería están trabajando actualmente en el modelado de cadenas tecnológicas, las cuales se basan en capturar gas asociado de petróleo en campos petroleros polares y transportarlo a plantas químicas de gas ubicadas junto a la Ruta del Mar del Norte. Allí, se puede utilizar para producir una especie de "productos semiacabados" para producir hidrógeno.

Буслаев
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“El almacenamiento y el transporte de H2 es un gran desafío que requiere soluciones científicas innovadoras. No puede simplemente transportarse por la tubería existente, ya que la molécula de este gas es tan pequeña que es capaz de penetrar en la red cristalina del acero. Por tanto, es muy difícil estimar el material de la tubería cuando se transporte hidrógeno. Las tecnologías de transporte de hidrógeno en estado ligado son mucho más atractivas. Estamos hablando del suministro de gas natural (y asociado, que es, de hecho, el mismo - ed.) a una empresa química de gas y una mayor síntesis de metanol, amoniaco o ciclohexano. Si luego los lleva en camión cisterna al punto de envío, allí ya se puede obtener hidrógeno y otros componentes valiosos de ellos. La implementación de un proyecto de este tipo nos permitirá reducir significativamente las emisiones de CO2 durante la producción de hidrocarburos, así como proporcionar a los consumidores europeos y asiáticos un recurso que tendrá demanda en el futuro”, explica Georgy Buslaev.

La tarea del equipo de científicos de la universidad es adaptar los campos árticos a los requisitos de energía baja en carbono y, al mismo tiempo, obtener bienes de alto margen: "ladrillos universales a partir de los cuales se puede construir un nuevo tipo de economía". Esto no significa que el petróleo y el gas producidos en el Ártico no sean reclamados. Sin embargo, la proporción de materias primas primarias en la estructura de las exportaciones nacionales, sin duda, debe disminuir debido a los productos de alto valor agregado. Y los derivados del hidrógeno pueden convertirse en una forma de lograr este objetivo, lo que no solo reducirá significativamente el impacto antropogénico en la naturaleza, sino que también aumentará los ingresos del presupuesto ruso.

“Por supuesto, no tenemos por qué renunciar a la producción de petróleo y gas, como instan algunos exaltados en Occidente. Está claro que la demanda de ellos seguirá creciendo, principalmente de los consumidores asiáticos. El hidrógeno nunca podrá reemplazarlos por completo, sin embargo, debemos buscar respuestas a las estrictas reglas del juego en los mercados extranjeros. Una de las direcciones es el desarrollo de fuentes de energía renovables en aquellas regiones donde el clima es favorable para esto. Por cierto, aquí también, el primer elemento de la tabla periódica puede tener una gran demanda. Como saben, el principal inconveniente de los aerogeneradores y paneles solares, que limita seriamente su potencial, es la falta de tecnologías disponibles para acumular electricidad a escala industrial. Además, los sistemas de almacenamiento existentes son extremadamente sensibles a temperaturas ambiente más bajas, lo que complica su uso. Pero si el hidrógeno se produce a partir del exceso de energía de la corriente, esto resolverá en parte el problema de su acumulación”, continúa Georgy Buslaev.

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En diciembre pasado, Vladimir Putin anunció que el futuro de Rusia está directamente relacionado con el desarrollo del Ártico, incluso en términos de minería. Gazprom Neft planea extraer alrededor del 30% de toda su producción en el Ártico en un futuro previsible. Rosneft y Novatek están implementando proyectos allí que requieren inversiones colosales, incluida la construcción de nueva infraestructura.

No hay duda de que el Extremo Norte en los próximos 10 a 15 años se convertirá en una región que aportará una parte significativa de los ingresos presupuestarios. La tarea práctica que enfrentan las empresas y los científicos hoy en día en este sentido no es solo obtener productos que tienen demanda en el mercado, sino también reducir la huella de carbono. Una de las herramientas para lograr el objetivo planteado son sin duda las tecnologías de hidrógeno. Al mismo tiempo, no es necesario esperar que ocupen un nicho significativo en el sector energético mundial. Por ello, el H2 es demasiado caro de producir, agresivo con los metales y, lo más importante, explosivo. La cuestión de si la ciencia podrá neutralizar estas importantes deficiencias y de cuándo puede suceder esto sigue abierta en esta etapa.