En el marco de la transición energética, la búsqueda de fuentes de energía sostenibles ha adquirido una importancia creciente. En este contexto, el hidrógeno destaca como un vector energético clave debido a su capacidad para almacenar energía que puede ser empleada en un proceso libre de emisiones de dióxido de carbono. A lo largo de los últimos años, se ha avanzado considerablemente en las distintas rutas de producción y obtención del hidrógeno, dando lugar a una clasificación basada en colores, tal y como representa la Figura 1.
Figura 1. Los colores del hidrógeno según su origen y emisiones. Basado en la presentación de la International Energy Agency (IEA) “Hydrogen Production” [1]
¿Qué es el hidrógeno blanco, dorado, o natural?
El hidrógeno blanco, también llamado dorado, o natural, es aquel que se encuentra de manera espontánea en la corteza terrestre, sin necesidad de intervención humana para su producción [2]. A diferencia del hidrógeno gris, azul o verde, que se produce mediante procesos de reformado de otros compuestos o de electrólisis del agua, el hidrógeno blanco surge como resultado de una serie de procesos geológicos naturales.
Las fuentes naturales de hidrógeno blanco son diversas, y su descubrimiento ha sido un área relativamente reciente de investigación científica. Se han identificado reservas subterráneas de hidrógeno en diferentes partes del mundo, tanto en tierra firme como bajo el lecho marino. Estas reservas están vinculadas a la circulación de fluidos hidrotermales a través de rocas ultramáficas, un proceso observado en diversos entornos geológicos [2]. Otros procesos geológicos capaces de generar hidrógeno de manera natural son: la radiólisis del agua debido a la desintegración de elementos radiactivos como el uranio, el torio y el potasio; la serpentinización en la cual a altas temperaturas, el agua reacciona con rocas ricas en hierro para producir hidrógeno a partir de la oxidación de Fe2+ y Fe3+ y la reducción de H2O; la piritización, donde el H2S procedente de la degradación de materia orgánica en ausencia de O2 reacciona con FeS liberando H2 y formando FeS2; la fermentación anaerobia de bacterias y cianobacterias; la descomposición térmica de metano a grafito e H2; la producción estimulada al inyectar CO2 y/o vapor de agua en el subsuelo con rocas de determinada composición (óxidos de Mg, Ca y Fe); o la emisión directa de H2 procedente del núcleo y manto de la tierra.
La Figura 2, tomada del artículo “Hidden Hydrogen” (Science) [3], ilustra los diversos mecanismos de generación, pérdida y extracción del hidrógeno blanco en la corteza terrestre, enumerados como “(X)”. Los procesos de generación incluyen los más destacados de los ya mencionados: la radiólisis (1), la serpentinización (2), y las corrientes de hidrógeno provenientes del núcleo o manto de la Tierra (3) que ascienden a lo largo de límites de placas tectónicas y fallas.
Figura 2. Mecanismos de generación, pérdida y extracción del hidrógeno blanco en la corteza terrestre. / Eric Hand. [3]
Dentro de los mecanismos de pérdida del hidrógeno blanco incluidos en la figura se encuentra la rápida movilidad a través de fallas y fracturas [4], así como su difusión a través de las rocas.
Estas filtraciones, generalmente débiles, podrían explicar las depresiones superficiales a veces llamadas «círculos de hadas», del inglés, “fairy circles”, patrones circulares de suelo desnudo rodeados por anillos, normalmente de vegetación. En la Figura 3 se puede observar una ilustración de estos fenómenos en el desierto del Namib, el ejemplo más conocido. En capas más superficiales de suelo y roca, los microbios consumen hidrógeno para obtener energía [5], a menudo produciendo metano. A niveles más profundos, el hidrógeno reacciona con rocas y gases para formar agua, metano y compuestos minerales [6].
Figura 3. Fairy circles en el desierto del Namib. / Danita Delimont Creative / Alamy Stock.
Métodos de extracción del hidrógeno blanco
En cuanto a los métodos de extracción, el hidrógeno podría extraerse de manera similar al petróleo o al gas natural, perforando en reservas atrapadas en rocas porosas bajo depósitos de sal u otras capas rocosas impermeables [7]. También sería posible aprovechar directamente las rocas ricas en hierro, si son lo suficientemente superficiales y fracturadas para permitir la recolección de hidrógeno [8]. Otra posibilidad reside en la inyección de agua en estas rocas ricas en hierro [9], estimulando así la generación de hidrógeno y, a su vez, capturando CO2 presente en la atmósfera, como aspecto positivo adicional.
A nivel global, la atención hacia esta fuente de energía ha crecido considerablemente, motivada por su potencial para ofrecer una alternativa sostenible y exenta de emisiones de carbono. Diversos proyectos y estudios se encuentran en curso, explorando tanto la viabilidad de la extracción como el aprovechamiento del hidrógeno blanco. La Figura 4 muestra la distribución global de posibles rocas ultramáficas continentales, serpentinita sedimentaria y basaltos continentales. Cuatro ubicaciones clave en el desarrollo de proyectos están destacadas en la propia figura: Nueva Caledonia, Mali, noroeste de Borneo y suroeste del Golfo de México.
Figura 4. Distribución global de posibles rocas ultramáficas continentales, serpentinita sedimentaria y basaltos continentales. / M. A. Meju and A. S. Saleh.
Proyectos destacados de extracción de hidrógeno blanco
Si mencionamos algunos de los proyectos más destacados, encontramos las exploraciones en regiones como Lorena, en Francia, donde se ha descubierto un yacimiento de hidrógeno blanco bajo una antigua mina de carbón. Se estima que este yacimiento contiene unas 46 millones de toneladas de este tipo de hidrógeno, lo que equivaldría a cuadruplicar el objetivo de producción de hidrógeno por electrólisis en Europa para 2030, Esto convierte a dicho yacimiento en una de las reservas más grandes conocidas hasta el momento [5]. En Mali, cerca del pueblo de Bourakebougou, se está explotando un yacimiento de hidrógeno natural desde hace más de una década, produciendo gas compuesto en un 98% por hidrógeno utilizado para generar electricidad local sin emisiones [3].
Otro ejemplo relevante es el estudio de los yacimientos de hidrógeno blanco en la región del Atlántico Medio de Estados Unidos, específicamente en la llanura costera de Carolina del Norte [2]. Aunque aún se están investigando las fuentes y el potencial de estos yacimientos, su descubrimiento desafía las concepciones anteriores sobre la producción y distribución del hidrógeno blanco.
Otro caso curioso digno de estudio es el de las «llamas eternas de Turquía» en Yanartaş, conocido como el antiguo monte Quimera. Este lugar cerca del valle de Olimpo y el Parque Nacional Costero Beydağları, se caracteriza por un fuego permanente causado por emisiones de metano (87%) e hidrógeno (7,5-11%), entre otros gases. Aunque estas llamas han servido históricamente como señal para los marineros, hoy en día atraen a excursionistas y senderistas [6].
En España, el proyecto Monzón, en la provincia de Huesca, es de gran importancia y coloca al país en una posición prestigiosa en el ámbito de la exploración de hidrógeno blanco. Helios Aragón, una startup fundada por dos geólogos, pretende extraer hidrógeno en Monzón y sus alrededores. El primer pozo de evaluación se perforará en 2024, y se espera que el yacimiento pueda producir hasta 1,1 millones de toneladas anuales de hidrógeno durante 20-30 años, generando un impacto económico significativo y numerosos empleos [7]. Este proyecto destaca no solo por su potencial económico, sino también por las lecciones aprendidas en términos de cooperación entre sectores públicos y privados y la importancia de adaptar la legislación para facilitar la extracción de hidrógeno blanco. Si el proyecto en Huesca tiene éxito, España podría convertirse en un líder mundial en la producción de hidrógeno natural, consolidando su posición en la vanguardia de las tecnologías energéticas sostenibles.
Potencial del hidrógeno blanco en la industria energética
Como comentábamos, el hidrógeno blanco presenta un potencial considerable como fuente de energía sin emisiones. A diferencia del hidrógeno gris y azul, que implican emisiones de CO₂ (con o sin captura de carbono), el hidrógeno blanco es completamente libre de emisiones desde su origen hasta su uso final [8]. Esta característica lo posiciona como una interesante opción en términos de impacto ambiental.
Comparado con otras fuentes de hidrógeno, el hidrógeno blanco destaca por su eficiencia y menores costes asociados a su producción. Mientras que el hidrógeno verde requiere de energía renovable para la electrólisis del agua, el hidrógeno blanco ya está presente en la corteza terrestre y solo necesita ser extraído, lo que puede resultar en costes operativos más bajos [2]. Además, su aprovechamiento no implica el consumo de agua, un recurso cada vez más valioso. En la actualidad, el productor Hydroma extrae hidrógeno blanco en Canadá a un coste estimado de 0,5 $/kg, aunque dicho valor depende de factores como la profundidad o pureza del hidrógeno en el yacimiento [9].
Perspectivas futuras y conclusiones
El futuro del hidrógeno blanco en la matriz energética global es prometedor. A medida que la demanda de energías limpias y sostenibles aumenta, el hidrógeno blanco podría emerger como una solución clave para satisfacer estas necesidades. Su potencial como una fuente de energía renovable abundante y de bajo coste lo posicionan favorablemente en el escenario energético global [10].
En conclusión, el hidrógeno blanco representa una oportunidad única para impulsar la sostenibilidad en el sector energético, debido a su potencial bajo coste y su capacidad de almacenamiento a largo plazo. La importancia de continuar explorando y desarrollando esta fuente de energía no puede ser subestimada, ya que tiene el potencial de marcar una diferencia significativa en la lucha contra el cambio climático y en la promoción de un futuro energético más verde.
Referencias
[1] International Energy Agency (IEA), ‘Hydrogen Production’, 2022, [Online]. Available: https://www.ieahydrogen.org/why-hydrogen/
[2] L. Truche and E. F. Bazarkina, ‘Natural hydrogen the fuel of the 21st century’, E3S Web Conf., vol. 98, p. 03006, 2019, doi: 10.1051/e3sconf/20199803006.
[3] Eric Hand, ‘Hidden hydrogen. Does Earth hold vast stores of a renewable, carbon-free fuel?’, SCIENCE, Feb. 2023.
[4] M. A. Meju and A. S. Saleh, ‘Using Large-Size Three-Dimensional Marine Electromagnetic Data for the Efficient Combined Investigation of Natural Hydrogen and Hydrocarbon Gas Reservoirs: A Geologically Consistent and Process-Oriented Approach with Implications for Carbon Footprint Reduction’, Minerals, vol. 13, no. 6, p. 745, May 2023, doi: 10.3390/min13060745.
[5] Esther de Aragón, ‘Aparecen reservas naturales de hidrógeno, y en cantidades significativas, en la cuenca francesa de Lorena’, Hidrógeno Verde – Almacenamiento, Información, Proyectos e investigación, May 19, 2023. [Online]. Available: https://hidrogeno-verde.es/lorena-francesa-reservas-h2-blanco/
[6] ‘Yanartaş – Llamas eternas de Turquía’. [Online]. Available: https://es.wikipedia.org/wiki/Yanarta%C5%9F
[7] José Pichel, ‘El primer pozo de hidrógeno europeo está en Aragón y puede cambiar el sector energético’, El Confidencial, Mar. 01, 2023. [Online]. Available: https://www.elconfidencial.com/tecnologia/ciencia/2023-03-01/primer-pozo-hidrogeno-europeo-aragon_3581493/
[8] ‘Global Hydrogen Review 2022’, Int. Energy Agency IEA, 2022.
[9] José A. Roca, ‘ España, en el pelotón de cabeza del hidrógeno natural: el proyecto de Helios Aragón, en Monzón, apunta a un coste de extracción de 1 dólar por kilogramo’ El Periódico de la Energía, Mar. 14, 2024. [Online]. Available: https://elperiodicodelaenergia.com/espana-peloton-cabeza-hidrogeno-natural-proyecto-helios-aragon-monzon-apunta-coste-extraccion-1-dolar-kilogramo/
[10] Benjamín Elías Tejeda, ‘El hidrógeno blanco, ¿el combustible del futuro? Podría ser un Motor para Proyectos Eco-Amigables’, Gestión de proyectos e innovación – Betegue Proyectos, Oct. 15, 2023. [Online]. Available: https://proyectosbetegue.com/descubriendo-hidrogeno-blanco-combustible-futuro-proyectos-sostenibles/
