Puede que el carbón sea el producto más sucio en el mundo de la producción energética, pero desde luego no es el único combustible fósil que está intentando lavar su imagen. Una startup de Canadá afirma que ha desarrollado una forma de extraer el carbono del metano, lo que da como resultado un gas natural enriquecido en hidrógeno que se quema de forma más límpia y eficiente.

Atlantic Hydrogen, con sede en la provincia canadiense de New Brunswick, cree firmemente que su gas natural “más verde” resultará muy atractivo para las compañías suministradoras de energía y para los clientes industriales que, bajo el régimen actual de fijacion de limites maximos e intercambio de los derechos de emisión, desean reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero. No obstante, un beneficio financiero adicional vendría dado por el polvo del negro de carbón que se extrae del gas. “Si podemos ponerle un precio al carbono que esté incluso en el rango de los miles de dólares por tonelada, entonces habremos encontrado un modelo económico irresistible,” afirma David Wagner, presidente de la compañía, que ya tiene siete años de antigüedad.

El negro de carbón se usa como pigmento en las tintas y en los plásticos, así como para reforzar los productos de goma tales como las ruedas y las mangueras industriales. Normalmente se consigue a partir de la combustión parcial de aceites pesados sobre una llama alta y filtrando después las partículas de carbono que se encuentran en el humo negro resultante. Este proceso, de media, emite unas 2,4 toneladas de dióxido de carbono por cada tonelada de negro de carbón.

Atlantic Hydrogen afirma que es capaz de producir negro de carbón de alta pureza con una fracción de las emisiones, y al mismo tiempo reducir parcialmente el contenido de carbono del gas natural. Este método, que la compañía denomina “captura y utilización del carbono,” utiliza menos energía de la que normalmente se asocia con las tecnologías de captura y almacenamiento de carbono.

El corazón de este método es un sistema de reactor de plasma que la compañía ha bautizado como CarbonSaver (AhorraCarbono); opera entre los 1.500 y los 2.000 °C y se puede posicionar en varios puntos a lo largo de un conducto; en las estaciones de compresión, en las áreas de almacenamiento subterráneo, en los accesos que llevan el gas a los hogares y negocios, y en las plantas generadoras de energía y otros centros industriales que reciben gas natural.

Dentro del reactor se encuentra una antorcha de plasma desarrollada por la compañía que aplica un tipo de carga pulsante cuando el gas pasa a través de ella, lo que hace que el hidrógeno se separe del metano y convierta el carbono en una materia sólida similar al tóner de las fotocopiadoras. Después el hidrógeno se vuelve a unir al metano, lo que produce un tipo de gas natural enriquecido. Este proceso se puede ajustar para mezclar de un 10 a un 20 por ciento de hidrógeno—si se añade un porcentaje mayor, se corre el riesgo de que el gas haga que las tuberías y el equipamiento se vuelvan quebradizos e inestables.

En marzo se completó un proyecto piloto de tres años de duración y 5,7 millones de dólares que suministraba 75 kilovatios de energía, lo cual resulta muy prometedor. El sistema era capaz de producir 25 metros cúbicos de gas natural por hora con una mezcla de hidrógeno del 10 por ciento. Los resultados de las pruebas demostraron que el motor que se utilizó aumentó su rendimiento un 5 por ciento, y que las emisiones de CO2 bajaron en un 7 por ciento. El contenido de hidrógeno añadido al gas natural hizo que pudiera quemarse de forma más completa, reduciendo la cantidad de óxido de nitrógeno. Atlantic Hydrogen cree que, potencialmente, la cantidad de óxido de nitrógeno se puede reducir en más de un 50 por ciento.

Atlantic Hydrogen está colaborando con la productor de gas natural más grande de Canadá, EnCana Corp, con sede en Calgary, en un proyecto de mayor tamaño y que podría funcionar bajo tipos de presión más altos. Ya se ha demostrado que el sistema es capaz de funcionar con 150 libras por pulgada cuadrada, y potencialmente podría ir a más. EnCana ya se ha comprometido a poner 3 millones de dólares en el proyecto. “Han logrado llegar hasta el tipo de presión que nosotros normalmente necesitaríamos en nuestro tipo de aplicaciones,” señala Larry Weiers, vicepresidente de tecnología energética e investigación de EnCana. “Nuestras expectativas son que este tipo de gas natural enriquecido con hidrógeno acabe convirtiéndose en un tipo de producto de gama alta, algo así como los tipos de gasolina más caros.”

Sin embargo, hay quien no cree que este tipo de proceso vaya a ir a ningún lado. David Keith, experto en captura de carbono y profesor de ingeniería química y petrolífera de la Universidad de Calgary, afirma que el gas natural enriquecido con hidrógeno tendrá menos densidad de energía debido a la precaptura del carbono. “La mitad de la energía se la está llevando el carbono, por lo que no creo que tenga un número de aplicaciones muy elevado,” afirma.

No obstante Weiers afirma que una reducción en la densidad de la energía se vería compensada por la ganancia en eficiencia que se consigue durante la combustión del gas—es decir, el hidrógeno permite que el gas se queme de forma más completa. Y aunque se requiera el uso de energía eléctrica para que CarbonSaver pueda funcionar, las mejoras efectuadas en la antorcha de plasma han hecho que el proceso sea competitivo con el tipo de energía que se necesita para reformar el metano, que produce aproximadamente un 95 por ciento de todo el hidrógeno que se usa hoy día en los Estados Unidos y emite alrededor de ocho toneladas de CO2 por cada tonelada de hidrógeno producida.

“La diferencia es que nuestro proceso no emite CO2,” afirma Wagner, y añade que las ventajas del proyecto son evidentes cuando se tienen en cuenta los ciclos vitales de las emisiones.

Felipe Chibante, director del laboratorio de nanotecnología aplicada de la Universidad de New Brunswick, fue contratado para analizar las propiedades físicas del negro de carbón que sale del reactor de plasma. Afirma que la producción y el uso final del negro de carbón es lo que hace que el proceso de Atlantic Hydrogen sea más atractivo cuando se compara con otros métodos de mitigación de carbono. “Las opciones son contratar a alguien para que extraiga el CO2 y lo entierre y pierda su valor, o usar ese carbono para fabricar un producto. Lo que estamos haciendo es desplazar el producto de negro de carbón fabricado de forma convencional y que crea el CO2.”

Chibante y su equipo de investigación están trabajando con el fabricante de negro de carbón Columbian Chemicals para lograr identificar un mercado donde explotar el carbono de Atlantic Hydrogen, que posee “unas nanoestructuras de carbono muy interesantes que normalmente no se encuentran en los procesos de producción industrial,” afirma. Un estudio realizado con anterioridad demuestra que el material tiene un área de superficie y unas delgadas estructuras tipo alambrada llamadas pilas de grafeno, lo que hace que sea potencialmente ideal para la producción de baterías de alto rendimiento y ultracondensadores, así como para productos reforzados a nivel estructural.