La Universidad de São Paulo alojará la primera planta en el mundo de conversión de etanol en hidrógeno

El proyecto es el resultado de una asociación entre la FAPESP y la compañía Shell, y podrá volver factible el empleo de este combustible en Brasil. La estación experimental con sede en la USP utilizará el alcohol producido por la empresa Raízen y abastecerá a tres ómnibus que circularán por el campus principal de esa institución académica

Por Maria Fernanda Ziegler  |  Agência FAPESP – El pasado día 10 de agosto se presentó en São Paulo, Brasil, el proyecto de la primera estación en el mundo de abastecimiento de hidrógeno renovable producido con etanol. Cuando esté concluida, en julio de 2024, dicha estación producirá 4,5 kilos de hidrógeno por hora y se la utilizará para abastecer a tres ómnibus que circularán por la Universidad de São Paulo (USP). El plan es evaluar durante diez meses el funcionamiento de los reformadores para luego construir una fábrica que producirá 45,5 kilos (kg) de hidrógeno por hora.

“La gran ventaja de esta tecnología reside en su huella de carbono negativa y en sus réditos económicos. La logística del etanol –que incluso ya existe en el país– es mucho más barata que la del hidrógeno. Con esta tecnología, puede transformarse el etanol en hidrógeno en reformadores instalados en las estaciones de servicio distribuidas por el país. Logramos que el kilo de hidrógeno cueste de 6 a 8 dólares, lo que es casi la mitad del precio que se alcanza mediante la aplicación de otras tecnologías. Asimismo, esta tecnología permite capturar el CO₂ del etanol, lo que redunda en una huella de emisiones negativa en comparación con el hidrógeno producido con energía solar, por ejemplo”, afirmó Julio Meneghini, director del Centro de Investigaciones para la Innovación en Gases de Efecto Invernadero (RCGI).

Esta estación de abastecimiento es el resultado de un proyecto del RCGI, un Centro de Investigaciones en Ingeniería (CPE) constituido por la FAPESP y la compañía Shell en la Escuela Politécnica de la USP (Poli-USP). El RCGI es uno de los 22 CPE financiados por la Fundación en asociación con empresas.

“El proyecto de la primera planta de conversión de hidrógeno muestra que basta con poner una semilla en las manos correctas para que tanto el apoyo financiero como la aplicación de la innovación se expandan. La inversión de la FAPESP en el RCGI ha sido hasta ahora de 45 millones de reales, y el centro cuenta con una inversión de 465 millones de reales. Esto quiere decir que la misma se ha multiplicado por diez. Necesitamos contar con este tipo de emprendedores. Por eso digo: difundan la noticia de que la FAPESP, las universidades paulistas y las empresas tecnológicas están haciendo innovación acá en el estado de São Paulo”, celebró Marco Antonio Zago, presidente de la FAPESP.

“El objetivo de este proyecto innovador consiste en intentar demostrar que el etanol puede erigirse como un vector de hidrógeno renovable aprovechando la logística ya existente en la industria. Esta tecnología podrá ayudar a descarbonizar sectores que consumen energía proveniente de los combustibles fósiles”, afirmó el presidente de Shell Brasil, Cristiano Pinto da Costa.

De los aproximadamente 465 millones reales invertidos en el RCGI durante los últimos siete años, 270 millones de reales provinieron de Shell −de los cuales 50 millones de reales van únicamente al proyecto de los reformadores de etanol en hidrógeno− y 45 millones de reales de la FAPESP. En el transcurso del proyecto otras empresas se fueron sumando: Total Energies giró un monto de 80 millones de reales, y Petronas, 57 millones de reales. Y se hizo presente también el apoyo de Brasken (5 millones de reales), Repsol (3 millones de reales), Petrobras (2 millones de reales), Marcopolo en asociación con Embrapii y la USP (670 mil reales) y SRI (600 mil reales).

La legislación y el marco regulatorio

En la ceremonia de presentación del proyecto, realizada en el auditorio de la Escuela Politécnica de la USP, el gobernador del estado de São Paulo, Tarcísio de Freitas, reforzó el compromiso de la gobernación con la investigación y el desarrollo y con el incentivo a las nuevas tecnologías de energía renovable.

“Me han dado ganas de ver ómnibus de hidrógeno en todo el estado de São Paulo. Es un orgullo saber que el primer reformador de etanol en hidrógeno a esta escala en el mundo se está construyendo acá en Brasil, y acá en São Paulo. Contamos con todos los elementos como para llevar a cabo una transición energética. Tenemos científicos calificados, innovación y contamos con la FAPESP, que es este patrimonio del estado de São Paulo”, dijo el gobernador.

Antes de la ceremonia, en una reunión realizada en el RCGI con científicos, empresarios e integrantes del proyecto, el gobernador se mostró entusiasmado con esta novedad: “Tengo muchas preguntas. ¿Puedo disparar mi ametralladora de preguntas? ¿Qué se necesita para que todos los ómnibus del estado se muevan con hidrógeno?”, indagó.

La respuesta fue la siguiente: es necesario contar con una legislación y marcos regulatorios para concretar la transición del parque de autobuses. Otra estrategia que sugirió el grupo de participantes fue que la gobernación del estado dé el primer paso e introduzca una flota impulsada con hidrógeno, a los efectos de estimular la generación de demanda, ya que la tecnología existe y así se la pondrá a prueba comercialmente.

“Estructuraremos la legislación y los marcos regulatorios, y fomentaremos esa producción para que ganemos en escala. Y que São Paulo sea efectivamente líder en la transición energética que disminuirá nuestra huella de carbono para dar un ejemplo de sostenibilidad y economía circular. Estoy muy contento de ser testigo del esfuerzo, el talento y la creatividad de nuestros científicos brasileños, de nuestros científicos paulistas”, dijo el gobernador.

“Ahora el mundo se depara con la incertidumbre que sumaron el COVID-19 y la guerra en Ucrania. El mundo se encuentra abocado a la búsqueda de socios confiables, fundamentalmente en lo que hace a la energía. Brasil es ese socio confiable y obviamente, São Paulo puede ubicarse a la cabeza. Nosotros tenemos lo que el mundo necesita”, celebró para culminar el gobernador.

Cómo funciona

Los reformadores utilizan etanol de segunda generación, que es un hidrocarburo y, por ende, está constituido por átomos de carbono e hidrógeno. “La idea es que dentro del reformador, en el reactor, se concrete una reacción de etanol y agua y la rotura de esas moléculas de hidrocarburos, que resulta en hidrógeno y monóxido de carbono, que posteriormente en una reacción con más agua se convierte en CO₂”, explicó Daniel Lopes, director comercial de Hytron, fabricante del reformador. Esta startup, creada en 2004, contó con tres apoyos (05/50908-2, 08/52109-8 y 14/50183-7) del Programa FAPESP de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (PIPE).

“La máquina produce una cantidad muy grande de hidrógeno aún no purificado en la primera etapa. En tanto, durante la segunda, el hidrógeno sale de nuestra máquina con un 99,999 % de pureza”, concluyó diciendo Lopes.

Esta tecnología es distinta al modelo más tradicional de obtención de hidrógeno basado en la electrólisis del agua. En dicho modelo, el hidrógeno se extrae de las moléculas de agua (H₂O) mediante la aplicación de electricidad, lo que es mucho más caro.

En el modelo de Hytron, y de la primera estación de abastecimiento de hidrógeno renovable a base de etanol del mundo, el hidrógeno obtenido en los reformadores alimentará a vehículos eléctricos. “En esos casos, los vehículos solamente emitirán agua”, explica Lopes.

El funcionamiento de la estación contará con el apoyo y la colaboración de diversas empresas. La fabricación y el desarrollo de los dispositivos estuvieron a cargo de la empresa Hytron. El etanol necesario para la producción de hidrógeno será suministrado por Raízen, la mayor productora global de etanol de caña de azúcar.

Las simulaciones computacionales para dotar de una mayor eficiencia al equipamiento, a los efectos de detectar oportunidades de perfeccionamiento y aumentar la tasa de conversión de etanol en hidrógeno renovable, estarán bajo la responsabilidad del Instituto de Innovación en Biosintéticos y Fibras del Senai, el Servicio Nacional de la Industria de Brasil.

El hidrógeno producido en la estación abastecerá a los autobuses cedidos por la Empresa Metropolitana de Transportes Urbanos de São Paulo (EMTU/SP). Para poner a prueba el rendimiento del hidrógeno, Toyota le cedió al proyecto el Mirai, el primer vehículo alimentado con hidrógeno del mundo comercializado a gran escala, cuyas baterías se cargan mediante la reacción química entre el hidrógeno y oxígeno en las células de combustible (fuel cell eletric vehicle).

La ceremonia de presentación del proyecto tuvo lugar en el auditorio de la Escuela Politécnica de la USP y contó con la participación del gobernador de São Paulo, Tarcísio de Freitas (foto: Daniel Antonio/Agência FAPESP)