Usar el amoniaco como combustible es el objetivo del equipo de investigación del Dr. Jung Unho. El Departamento de Investigación de Hidrógeno del Instituto de Investigación de Energía de Corea (KIER) ha desarrollado la primera tecnología de producción de hidrógeno limpio en Corea. Esta innovadora tecnología se basa en la descomposición de amoníaco y prescinde del uso de combustibles fósiles.
Este avance del equipo podría allanar el camino hacia una fuente de energía más sostenible y respetuosa con el medio ambiente. Hay gran interes en alcanzar un amoniaco verde de cero emisiones. El amoniaco permite la producción de hidrógeno de alta pureza. Además, cumple con los estándares internacionales para vehículos impulsados por hidrógeno, sin las emisiones de dióxido de carbono asociadas al uso de combustibles fósiles.
El amoníaco es un compuesto de hidrógeno y nitrógeno. Este compuesto químico presenta una densidad de almacenamiento de hidrógeno 1.7 veces superior a la del hidrógeno licuado. Además, destaca como un método rentable para el transporte de hidrógeno. Su uso es generalizado en diversos campos. Por ejemplo, se usa para la fertilización del campo desde hace más de 100 años. Actualmente, se le confiere infraestructura, manejo y normas de seguridad. Por lo que se ha convertido en la solución más práctica para abordar los desafíos en almacenamiento y transporte de hidrógeno.
Amoniaco un combustible sin emisiones de carbono
Dado que el amoníaco solo consiste en hidrógeno y nitrógeno, su separación no emite carbono. Sin embargo, el proceso de descomposición requiere una fuente de energía térmica superior a 600 ℃, para la cual se utilizan actualmente combustibles fósiles, generando emisiones de dióxido de carbono. Para producir hidrógeno limpio, es necesario emplear una fuente de energía libre de carbono incluso en el proceso de descomposición del amoníaco.
Los investigadores lograron producir hidrógeno sin el uso de combustibles fósiles al aprovechar las pequeñas cantidades de hidrógeno y amoníaco remanentes de la reacción de descomposición. Para obtener hidrógeno puro a partir del amoníaco, la descomposición se lleva a cabo a una temperatura superior a 600 ℃ mediante un catalizador de rutenio (Ru). Esto continua con la purificación del hidrógeno mediante la tecnología de adsorción por oscilación de presión (PSA).
En este método, se genera y reutiliza una mezcla residual de gas de nitrógeno e hidrógeno como elemento calefactor para el reactor de descomposición de amoníaco. A pesar de ello, el gas residual por sí solo no proporciona suficiente calor de reacción, por lo que se debe agregar calor adicional.
En comparación con la tecnología existente, donde se utilizan combustibles fósiles como gas natural (GN) o gas licuado de petróleo (GLP) para suplir el calor de reacción insuficiente, generando emisiones de dióxido de carbono durante la combustión, el sistema desarrollado suministra amoníaco en lugar de combustibles fósiles, bloqueando las emisiones de dióxido de carbono en su origen.
El amoniaco como combustible de vehículos sin emisiones
Con este sistema desarrollado, se produce hidrógeno de alta pureza, superior al 99.97%, a una tasa de 5Nm3 Esto equivale, aproximadamente, a 0.45 kg por hora. Por lo que es adecuado para celdas de combustible de hidrógeno en vehículos eléctricos. Además, el hidrógeno producido tiene una concentración de impurezas inferior a 300 ppm para nitrógeno y menos de 0.1 ppm para amoníaco. Cumple con la norma internacional ISO 14687 para vehículos eléctricos impulsados por hidrógeno.
El equipo de investigación ha alcanzado un hito significativo al demostrar un sistema de celda de combustible de 1 kW para edificios que genera electricidad sin emitir dióxido de carbono, utilizando hidrógeno extraído del amoníaco.
Esta demostración fue realizada en colaboración con la Unidad de Negocios de Celdas de Combustible de Doosan. Tiene una gran importancia al superar el problema de las emisiones de dióxido de carbono. El motivo es que está considerado una desventaja de los sistemas de celdas de combustible basados en gas natural (GN). Esto demuestra el potencial para generar energía mediante celdas de combustible de hidrógeno limpio.
Gran inversión de amoniaco como combustible
Un ejemplo de la apuesta en potenciar el amoniaco como combustible lo encontramos en la mayor empresa de generación eléctrica de Japón. JERA antes del verano anunció una inversión masiva en el suministro de combustible de amoníaco e hidrógeno. La compañía planea invertir entre ¥1 billón y ¥2 billones ($6.4 mil millones a $12.8 mil millones) en la producción de hidrógeno y amoniaco.
Según JERA, tanto el combustible de amoníaco como el de hidrógeno son fundamentales para la descarbonización de Japón. La empresa afirma que ambos combustibles serán necesarios para descarbonizar la red eléctrica del país. Esto es debido a las limitaciones de terreno y la intermitencia de las energías renovables.
Apoyo a la disponibilidad de combustible de amoniaco
JERA no se opone al uso de energías renovables como la solar y la eólica. Sin embargo, la compañía señala que las necesidades y recursos de Japón no hacen que las energías renovables sean una opción ideal por sí solas para alimentar el país. La disponibilidad limitada de tierra en Japón impide la implementación a gran escala de energía solar o eólica. Además, estos tipos de generación de energía dependen del viento y la luz solar, lo que los hace intermitentes por naturaleza.
Un suministro sólido de hidrógeno puede garantizar la disponibilidad fiable de energía. Dado que Japón no dispone del terreno necesario para comprometerse con grandes cantidades de energía solar o eólica, y debido a que estos tipos de generación de energía son intermitentes. JERA argumenta que H2 y NH3 serán vitales para satisfacer las necesidades energéticas del país de la manera más limpia posible.
Enfoque en hidrógeno azul y verde
El enfoque de JERA estará en el hidrógeno azul y verde. El hidrógeno azul se produce utilizando gas natural, lo que genera emisiones de carbono que son capturadas y almacenadas para reducir significativamente sus emisiones de gases de efecto invernadero. El hidrógeno verde se produce mediante electrólisis del agua, alimentada por energía renovable como la solar y la eólica.
JERA ha anunciado que su objetivo al impulsar la cadena de suministro de amoniaco verde de cero emisiones. También, pretende producir aproximadamente 7 millones de toneladas métricas de hidrógeno para 2035. De esta manera, la empresa pretende «pionear la cadena de valor global de hidrógeno y amoníaco».
Aunque la compañía planea utilizar hidrógeno y combustible de amoniaco para la generación de energía en Japón. También, tiene la intención de aumentar sus beneficios exportando una o ambas fuentes de energía a empresas en Alemania y Singapur. Ambos países están interesados en construir una economía del hidrógeno, pero dependen de las importaciones para satisfacer sus propias necesidades energéticas.
