Los efectos negativos del hidrógeno en la atmósfera

por | Jul 15, 2022 | Artículo técnico

No dejan de aparecer con más y más frecuencia noticias que alertan cada vez más de los potenciales riesgos que podría suponer el uso del hidrógeno como sustituto de los combustibles fósiles.  Muchos de estos titulares advierten de que el llamado hidrógeno verde podría no ser tan beneficioso para el medioambiente como nos hacen creer. Pero, ¿qué hay de cierto en todo esto? ¿estará el lobby de los combustibles fósiles detrás de estas noticias por miedo a perder su dominio? ¿será peor el remedio que la enfermedad?

Lo primero que hay que conocer es que desde hace décadas existen numerosos estudios sobre los efectos del hidrógeno en la atmósfera del planeta. Estas investigaciones sobre las que más adelante profundizaremos destacan que las emisiones de hidrógeno a la atmósfera no son buenas noticias para el planeta. Los científicos ya han advertido de los potenciales riesgos que esto podría suponer y los cuales tenemos que conocer si queremos mover nuestra economía hacia el hidrógeno. Y es que se calcula que sustituir gran parte de los combustibles fósiles por hidrógeno como se está planteando desde las Hojas de Ruta de los diferentes países podría fácilmente duplicar o triplicar las concentraciones actuales y por tanto su impacto negativo en la atmósfera.

Los estudios muestran riegos potenciales tan solo debido a las fugas inevitables que se pudieran producir de su uso normal. De nuevo, uno de los mayores inconvenientes que tenemos con el hidrógeno y su gran capacidad de fugarse debido a su pequeño tamaño y poca densidad se vuelve en nuestra contra.

También es importante destacar que, a largo plazo, pongámonos durante un período de 100 años, una tonelada de hidrógeno en la atmósfera indirectamente calentará la Tierra unas 11 veces más que una tonelada de CO2.

¿Cuál es el efecto que causa el Hidrógeno en la atmósfera?

El hidrógeno cuando se expulsa al aire, al ser un gas ligero, alcanza rápidamente la atmósfera multiplicando el número de moléculas presentes en ella.

Se han identificado dos efectos adversos que podría causar este aumento de hidrógeno expulsado a la atmósfera.

  • Por un lado, llevaría a la reducción del ozono en la estratosfera a través de la humedad producida
  • Por otro, la contribución al cambio climático mediante el aumento del metano y su efecto en la formación del ozono troposférico

Estos dos inconvenientes se derivan de las consecuencias del principal proceso de eliminación atmosférica del hidrógeno:

OH + H2 → H2O + H

Aunque esta reacción elimina hidrógeno de la circulación atmosférica, tiene el efecto secundario de producir vapor de agua (H2O). La producción de vapor de agua en la atmósfera inferior tiene pocas consecuencias adversas, pero su producción excesiva en la atmósfera superior puede ser perjudicial. En la atmósfera superior, este vapor de agua enfriaría la estratosfera pudiendo cambiar la distribución de las nubes estratosféricas polares que desempeñan un papel importante en la formación de agujeros de ozono y, por lo tanto, pudiendo retrasar la recuperación de la capa de ozono. Además, a esta altitud, la multiplicación de las moléculas de agua provoca un aumento del agujero que ya se ha formado a la altura de los polos, lo que supondría una pérdida adicional de la capa de ozono.

Por otro lado, se nombra el hidrógeno como un gas invernadero indirecto. La reacción del hidrógeno con los radicales OH tiene el efecto secundario adicional de reducir la disponibilidad de los radicales OH con impactos potenciales en la acumulación de gases de efecto invernadero. En la atmósfera inferior, el hidrógeno puede acelerar la acumulación de gases de efecto invernadero como el metano y, por lo tanto, contribuir al cambio climático ya que el hidrógeno reacciona con los mismos oxidantes troposféricos que «limpian» las emisiones de metano e interfiere en la formación de ozono.

El metano y el ozono se encuentran en el top de los gases de efecto invernadero más importantes junto al dióxido de carbono y al óxido de nitroso. De hecho, el metano es un gas de efecto invernadero increíblemente potente, que provoca un 80 veces más calentamiento que el equivalente de CO2 durante los primeros 20 años. Aun así, los radicales en la atmósfera la limpian con relativa rapidez, mientras que el CO2 permanece en el aire durante miles de años, por lo que el CO2 es peor a largo plazo. Cuando hay hidrógeno presente, esos radicales reaccionan con el hidrógeno y en consecuencia hay menos agentes de “limpieza” para todos los elementos, por lo que hay un aumento directo en las concentraciones de metano, y este permanece en la atmósfera por más tiempo.

El hidrógeno no ha sido ni tan estudiado ni ha recibido la misma atención por parte de la comunidad de investigación atmosférica como otros gases. Esto se debe en gran parte a que, entre su punto de liberación a la atmósfera y su punto de eliminación, el hidrógeno no causa daños directos a la salud humana ni a los ecosistemas objetivo, por lo que no se considera ni un contaminante atmosférico ni con un efecto relevante a nivel de suelo comparado con otros gases.

Aunque todos estos conceptos permanecen inciertos y son producto de estudios teóricos, los riesgos del hidrógeno están ahí y tenemos que ser conscientes de ello, minimizar todo lo posible las fugas y controlar los niveles de hidrógeno en la atmósfera.

Si que es cierto que existe la posibilidad de que un mayor uso de hidrógeno pueda dañar la capa de ozono y provocar el cambio climático, pero el efecto invernadero que tendría una economía con una mayor presencia de hidrógeno será probablemente menor ya que realmente el calentamiento está relacionado con la presencia de metano (y otros gases) y que al final el uso de hidrógeno reducirá el uso de metano, por lo que habrá menos emisiones en la atmósfera y la falta de OH seria menos relevante.

Por tanto, los riesgos ambientales de la economía del hidrógeno se presuponen pequeños en comparación con los beneficios ambientales. Conocer los pros y contras de cada tecnología y elegir la opción menos mala para nuestro planeta debería ser una obligación de nuestra sociedad para con nuestras futuras generaciones.

La situación actual es única ya que la sociedad tiene la oportunidad de comprender el impacto ambiental potencial mucho antes del crecimiento de la economía del hidrógeno.

¿Qué hubiera pasado si hubiésemos sabido del efecto negativo que tendrían el CO2 y el Metano hace más de 100 años?

Con el hidrógeno tenemos una nueva oportunidad

REFERENCIAS

Tromp, T.K., et al., 2003. Potential environmental impact of a hydrogen economy on the stratosphere

Schultz, M.G., T. Diehl, G.P. Brasseur, and W. Zittel, Air pollution and climate-forcing impacts of a global hydrogen economy

Forster, P. M. de F., Shine, K.P., 2002. Assessing the climate impact of trends in stratospheric water vapor. Geophysical Research Letters 29, 10-1 – 10-4.