La producci\u00f3n de hidr\u00f3geno y su uso como material motriz para el transporte en Costa Rica es un tema de discusi\u00f3n en espacios p\u00fablicos que se ha acrecentado en los \u00faltimos meses.<\/p>\n\n\n\n
La raz\u00f3n del debate es la aparente novedad paradigm\u00e1tica de la propuesta. Algunos espacios de discusi\u00f3n han incluido el asunto tanto desde el \u00e1mbito institucional, como en los sectores profesional y empresarial.<\/p>\n\n\n\n
Un aspecto llamativo de los sucesos es la firma de la directriz n\u00famero 002-Minae que fue firmada el 8 de mayo de 2018, por el Presidente de la Rep\u00fablica Carlos Alvarado Quesada y por el Ministro de Ambiente y Energ\u00eda Carlos Manuel Rodr\u00edguez Echandi. Esta acci\u00f3n exhorta \u201c\u2026 a las instituciones que comprenden el sector de ambiente y energ\u00eda para que, dentro del marco de sus competencias, desarrollen un plan de acci\u00f3n a fin de propiciar la investigaci\u00f3n, la producci\u00f3n y la comercializaci\u00f3n del hidr\u00f3geno como combustible (sic<\/em>)\u201d. A la letra muerta de la directriz, la indicaci\u00f3n es interesante. Sin embargo, \u00e9sta debe ser analizada desde el punto de vista integral para la conveniencia nacional y dentro de las posibilidades tecnol\u00f3gicas y la econom\u00eda de escala del pa\u00eds.<\/p>\n\n\n\n Los suscritos pedimos que los aspectos cient\u00edfico y tecnol\u00f3gico sean el marco de la consideraci\u00f3n presidencial (y eventualmente legislativa), para lograr de esta manera la \u00f3ptima comprensi\u00f3n de las consecuencias de esta iniciativa, que compromete a instituciones p\u00fablicas y a los recursos estatales, para una acci\u00f3n que es de dudoso \u00e9xito.<\/p>\n\n\n\n A continuaci\u00f3n, indicamos una serie de consideraciones fundamentales desde el punto de vista f\u00edsico, qu\u00edmico y de ingenier\u00eda, que deben ser tomadas en cuenta para la formulaci\u00f3n de pol\u00edticas relativas al uso de hidr\u00f3geno en veh\u00edculos el\u00e9ctricos de celdas de combustible en este pa\u00eds, as\u00ed como la eficiencia de producci\u00f3n de hidr\u00f3geno por electr\u00f3lisis del agua.<\/p>\n\n\n\n 1. <\/strong>Como primer punto debe entenderse que el hidr\u00f3geno no es un combustible, ni fuente de energ\u00eda. Este material es un vector energ\u00e9tico<\/em>, es decir, una sustancia que acarrea la energ\u00eda usada en su producci\u00f3n, para luego ser parcialmente reconvertida en una forma \u00fatil, como por ejemplo electricidad.<\/p>\n\n\n\n Esta aclaraci\u00f3n no es una simple formulaci\u00f3n sem\u00e1ntica, sino que tiene un profundo significado econ\u00f3mico y termodin\u00e1mico.<\/p>\n\n\n\n 2.<\/strong> El hidr\u00f3geno no es un componente de la mezcla de sustancias que constituyen el petr\u00f3leo. No es entonces como se ha dicho que es un hidrocarburo, ni un derivado del petr\u00f3leo. Esto \u00faltimo fue una aclaraci\u00f3n solicitada por el expresidente Luis Guillermo Sol\u00eds Rivera, en misivas enviadas a la Academia Nacional de Ciencias y al Centro de Electroqu\u00edmica y Energ\u00eda Qu\u00edmica de la Universidad de Costa Rica, con fecha 2 de mayo de este a\u00f1o.<\/p>\n\n\n\n 3.<\/strong> M\u00e1s del 90 % de la producci\u00f3n industrial de hidr\u00f3geno (H2<\/sub>) en el mundo se realiza principalmente por medio de la descomposici\u00f3n del metano contenido en el gas natural y tambi\u00e9n como subproducto de la elaboraci\u00f3n de materias primas para la industria de pl\u00e1sticos. Deseamos analizar esta metodolog\u00eda usando la ecuaci\u00f3n qu\u00edmica que describe el primer proceso mencionado,<\/p>\n\n\n\n Metano + 2 H2<\/sub>O \u00ae CO2<\/sub> + 4 H2<\/sub><\/p>\n\n\n\n Este proceso industrial es muy intenso en consumo energ\u00e9tico, ya que ocurre a altas temperaturas (700 \u00b0C \u2013 1000 \u00b0C) y altas presiones (hasta 25 veces la presi\u00f3n atmosf\u00e9rica normal). Si la selectividad qu\u00edmica del proceso, tal como lo indica la ecuaci\u00f3n qu\u00edmica anterior fuera de 100%, se esperar\u00eda que por cada tonelada de H2<\/sub> se produjera 5,5 toneladas de CO2<\/sub>. En la realidad del proceso industrial, se produce de 9 a 12 toneladas de CO2<\/sub> por cada tonelada de H2<\/sub>. Este dato compromete la sustentabilidad ambiental de la metodolog\u00eda global m\u00e1s importante para la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno, lo que hace leg\u00edtimo considerar otros procesos qu\u00edmicos industriales, no solo por el aspecto de emisiones de carbono asociadas sino por el costo energ\u00e9tico que demanda, que resulta ser de un m\u00ednimo ideal de 5,7 kWh por cada kilogramo de H2<\/sub> obtenido.<\/p>\n\n\n\n 4.<\/strong> La iniciativa apadrinada por el Gobierno de la Rep\u00fablica para la producci\u00f3n de H2<\/sub> es la descomposici\u00f3n del agua por medio de energ\u00eda el\u00e9ctrica (electr\u00f3lisis del agua). El planteamiento es ambientalmente incompleto en las condiciones de econom\u00eda de escala de Costa Rica; pues solo considera que el producto final del uso del hidr\u00f3geno en una celda de combustible es vapor de agua y no los otros gases atmosf\u00e9ricos que contribuyen al efecto invernadero y al calentamiento global (CO2<\/sub>, metano y otros).<\/p>\n\n\n\n 5.<\/strong> La producci\u00f3n de H2<\/sub> por electr\u00f3lisis de agua es obviamente un proceso que requiere gran inversi\u00f3n de energ\u00eda, ya que el agua es una sustancia muy estable. De igual manera que para el caso anterior, basta un an\u00e1lisis fundamental de este proceso electroqu\u00edmico para considerar la factibilidad de la iniciativa en el contexto costarricense,<\/p>\n\n\n\n H2<\/sub>O \u00ae H2<\/sub> + \u00bd Ox\u00edgeno<\/p>\n\n\n\n Si el proceso de electr\u00f3lisis del agua ocurriera a 25 \u00b0C y 1 atm\u00f3sfera de presi\u00f3n, el consumo de energ\u00eda ser\u00eda equivalente a 39,7 kWh por cada kilogramo de H2<\/sub> producido. Este costo energ\u00e9tico ser\u00eda equivalente al consumo de energ\u00eda el\u00e9ctrica durante casi cinco d\u00edas de una familia que usa 250 kWh mensuales<\/strong>. Bajo las mismas condiciones ideales se debe vencer el costo de entrop\u00eda intr\u00ednseca del proceso, que es un 17 % adicional.<\/p>\n\n\n\n No debe olvidarse que la tensi\u00f3n el\u00e9ctrica real necesaria para la electros\u00edntesis de H2<\/sub> debe considerar los sobrepotenciales necesarios seg\u00fan el tipo de equipo industrial usado. No se incluyen tampoco los costos econ\u00f3micos de las sustancias necesarias para el acondicionamiento qu\u00edmico previo del agua que se requieren en esta electr\u00f3lisis industrial, as\u00ed como otras sustancias empleadas en este proceso electroqu\u00edmico y el desgaste de electrodos y membranas.<\/p>\n\n\n\n Adem\u00e1s, debe tenerse en cuenta que estas cifras no comprenden costos energ\u00e9ticos adicionales como son disipaci\u00f3n de energ\u00eda el\u00e9ctrica como calor, costo de captura y compresi\u00f3n del H2<\/sub>, almacenamiento, transporte y fugas; as\u00ed como el alto precio de los veh\u00edculos movidos por hidr\u00f3geno y la necesidad de instalar un sistema de estaciones de producci\u00f3n y de reparto del H2<\/sub> in situ<\/em>, solo para mencionar algunos.<\/p>\n\n\n\n Para compensar los costos indicados, se hace irrebatible que el \u00e1mbito industrial del H2<\/sub> pertenece a escenarios con favorable econom\u00eda de escala, b\u00e1sicamente basados en su producci\u00f3n a partir de gas natural o como subproducto de la fabricaci\u00f3n de materias primas para materiales pl\u00e1sticos, tal como ocurre en los Estados Unidos.<\/p>\n\n\n\n 6.<\/strong> Los proponentes de esta iniciativa para incluir la producci\u00f3n y uso de hidr\u00f3geno en un plazo corto, en lo relativo al transporte en Costa Rica, han preguntado las razones del por qu\u00e9 se la califica como cara y por lo tanto ineficiente en nuestro escenario tecno-econ\u00f3mico. La respuesta es clara a la luz de lo expuesto anteriormente. No parece que exista un claro modelo de negocios para esta iniciativa.<\/p>\n\n\n\n Recientemente se dijo que como los productos de la electr\u00f3lisis del agua son hidr\u00f3geno y ox\u00edgeno, este \u00faltimo se puede comercializar tambi\u00e9n en el nicho de mercado m\u00e9dico. El ox\u00edgeno usado en Costa Rica se obtiene por destilaci\u00f3n del aire l\u00edquido, proceso mucho m\u00e1s barato que por descomposici\u00f3n del agua. El ox\u00edgeno ya existe como tal en el aire y no es necesario sintetizarlo a partir de agua.<\/p>\n\n\n\n 7.<\/strong> Al igual que en otras partes del mundo, los veh\u00edculos de combusti\u00f3n interna seguir\u00e1n existiendo por varios a\u00f1os. Mientras tanto, biocombustibles por un lado y mejoramiento de todo tipo de veh\u00edculos el\u00e9ctricos ir\u00e1n de la mano con la progresiva renovaci\u00f3n de la flotilla mundial. No existe una varita m\u00e1gica que haga posible la instant\u00e1nea renovaci\u00f3n del parque vehicular en Costa Rica, ni del mundo.<\/p>\n\n\n\n En la realidad de las magnitudes de Costa Rica, los costos energ\u00e9ticos indicados en los p\u00e1rrafos anteriores y su significado econ\u00f3mico son irrecuperables.<\/p>\n\n\n\n Conclusi\u00f3n.<\/strong> Como se indic\u00f3 al principio de este documento, la argumentaci\u00f3n expuesta conduce a la necesidad de ser tomada en cuenta, como an\u00e1lisis cient\u00edfico para que constituya la base de las acciones pol\u00edticas que demande este asunto.<\/p>\n\n\n\n 1) Dr. Julio F. Mata Segreda, Catedr\u00e1tico Humboldt 2006<\/p>\n\n\n\n 2) M. Sc. Giselle Lutz Cruz, Escuela de Qu\u00edmica<\/p>\n\n\n\n 3) Dr. Fernando Dur\u00e1n Ayanegui, Rector 1981 \u2013 1988<\/p>\n\n\n\n 4) Dr. Edgardo Moreno Robles, Catedr\u00e1tico Humboldt 2012<\/p>\n\n\n\n 5) Lic. Leonardo Quesada Rom\u00e1n, Unidad de Difracci\u00f3n de Rayos X<\/p>\n\n\n\n 6) Dra. Grettel Valle Bourrouet, Escuela de Qu\u00edmica<\/p>\n\n\n\n 7) Dra. B\u00e1rbara Miranda Morales, Escuela de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica<\/p>\n\n\n\n 8) M. Sc. Hermes R. Alvarado Montero, Escuela de Qu\u00edmica<\/p>\n\n\n\n 9) Dra. Ana L. Alvarado G\u00e1mez, Directora del Centro de Electroqu\u00edmica y Energ\u00eda Qu\u00edmica<\/p>\n\n\n\n 10) Dr. Diego Gonz\u00e1lez Flores, Centro de Electroqu\u00edmica y Energ\u00eda Qu\u00edmica<\/p>\n\n\n\n 11) Dr. Roberto Urcuyo Sol\u00f3rzano, Centro de Electroqu\u00edmica y Energ\u00eda Qu\u00edmica<\/p>\n\n\n\n 12) Dr. Carlos Le\u00f3n Rojas, Centro de Electroqu\u00edmica y Energ\u00eda Qu\u00edmica<\/p>\n\n\n\n 13) Dr. Walter Fern\u00e1ndez Rojas, Escuela de F\u00edsica<\/p>\n\n\n\n 14) M. Sc. Cindy Torres Quir\u00f3s, Centro de Electroqu\u00edmica y Energ\u00eda Qu\u00edmica<\/p>\n\n\n\n 15) Dr. Daniel Azofeifa Alvarado, Centro de Investigaci\u00f3n en Ciencia e Ingenier\u00eda de Materiales<\/p>\n\n\n\n 16) Dr. Orlando Arrieta Orozco, Decano de la Facultad de Ingenier\u00eda<\/p>\n\n\n\n 17) Dr. Jairo Quir\u00f3s Tort\u00f3s, Escuela de Ingenier\u00eda El\u00e9ctrica<\/p>\n\n\n\n 18) Dr. Gustavo Valverde Mora, Escuela de Ingenier\u00eda El\u00e9ctrica<\/p>\n\n\n\n 19) Dr. Jos\u00e9 David Rojas Fern\u00e1ndez, Escuela de Ingenier\u00eda El\u00e9ctrica<\/p>\n\n\n\n 20) M. Sc. Juan Gabriel Monge Gapper, Escuela de Ingenier\u00eda Mec\u00e1nica<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" La producci\u00f3n de hidr\u00f3geno y su uso como material motriz para el transporte en Costa Rica es un tema de discusi\u00f3n en espacios p\u00fablicos que se ha acrecentado en los \u00faltimos meses. La raz\u00f3n del debate es la aparente novedad paradigm\u00e1tica de la propuesta. 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