FONDECYT: Proyecto estudiará el hidrógeno verde como solución a la contaminación en el sur del país

El estudio se extenderá por tres años y utilizará modelos matemáticos de optimización aplicados al territorio nacional y a las ciudades de Temuco y Padre Las Casas, en la Región de La Araucanía.

Un proyecto financiado por el Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (Fondecyt) se realizará entre 2022 y 2024, a cargo de Francisca Jalil, investigadora del Centro de Transición Energética (Centra) de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Universidad Adolfo Ibáñez.

La iniciativa busca explorar la factibilidad del uso del hidrógeno verde como vector energético para suministrar calefacción y agua caliente, utilizando como caso de estudio las ciudades de Temuco y Padre Las Casas, dado sus  tasas alta de contaminación atmosférica por uso de leña.

De acuerdo al 2021 Air Quality Report, de las 10 ciudades más contaminadas de Latinoamérica y El Caribe, Chile cuenta con al menos 7 ciudades, las que principalmente se ubican al sur de nuestro país, siendo estas Angol, Padre Las Casas, Coyhaique, Coronel, Temuco y Nacimiento.

Sin duda aquellas con alto consumo de leña contribuyen a elevar las emisiones de material particulado(2.5). La leña es considerada carbono neutra, por lo que no incidiría en el cambio climático, no obstante sí emite material particulado, afectando la salud de las comunidades.

Chile ha establecido su compromiso de llegar a la carbono neutralidad al 2050, que implica reducir sus emisiones de CO2, y de reducir sus emisiones de carbono negro en un 25% con respecto a los niveles del 2016 durante la próxima década, lo que implica la reducción de material particulado 2.5. 

No obstante, las demandas térmicas son unos de los servicios energéticos más urgentes y complejos de descarbonizar a nivel global, ya que se requieren cambios profundos en la infraestructura para alejarse de su provisión histórica mediante combustibles fósiles a nivel global, y mediante leña a nivel nacional.

La investigadora a cargo, Francisca Jalil cuenta con amplia trayectoria en la investigación de esta materia y de hecho, terminó su doctorado en la descarbonización de los sistemas urbanos de Reino Unido en el año 2018. 

Respecto a proyecto, Jalil se refirió que  espera identificar en la investigación la alternativa tecnología que pueda reducir la contaminación en el territorio.

“El objetivo es identificar alternativas tecnológicas y compatibles con la identidad socio-cultural de algunas comunidades, además de los costos de un eventual cambio y la aplicación de políticas acordes. Siempre hay que insertarse en un contexto y considerar factores como el clima, la densidad de demandas y los recursos disponibles” sostiene.

La especialista asegura también que muchas veces lo más costoso para suministrar demandas térmicas son las redes de distribución de los energéticos, y la absorción de su costo depende, entre otras, de la densidad poblacional en el área de estudio.

"Si bien Chile puede tener ventajas en cuanto al costo de producción del hidrógeno verde por el alto recurso solar y eólico, persiste un debate acerca de los costos asociados a su trasporte. Quizás en ciudades como Punta Arenas, con alto uso y redes de gas natural, el hidrógeno verde sea una buena alternativa para uso doméstico", indicó.

Hidrógeno verde en Chile 

En el caso de Chile, un 38% del total de la demanda energética residencial es provista por la combustión de la leña para proveer demandas térmicas. Esto implica un desafío, ya que se requiere reducir el uso de esta fuente baja en CO2, para reducir las emisiones de carbono negro y a la vez no incrementar las emisiones de gases de efecto invernadero. 

El hidrógeno verde ha emergido como una alternativa para descarbonizar las demandas térmicas, y las condiciones geográficas de Chile podrían permitir su producción barata vía electrólisis del agua alimentada por energía solar y eólica.

Pese a este escenario, falta evidencia científica acerca de cómo sería una cadena de suministro de hidrógeno verde en Chile, y sus implicancias económicas y medioambientales. 

En este sentido Francisca Jalil, señaló que estas cadenas pueden demostrar distintos componentes y diversas posibilidades tecnológicas en cada uno de ellos.

"Dada el alto número de combinaciones posibles, se pueden utilizar modelos de optimización de cadenas de suministro de hidrógeno, que son herramientas que permiten evaluar múltiples configuraciones simultáneamente, dependiendo de los recursos locales y usos finales", puntualizó.

La investigadora añade que falta evidencia de modelos espacialmente explícitos que minimicen los costos de las cadenas de suministro de hidrógeno, que incorporen explícitamente la infraestructura y tecnologías asociadas al uso de agua y que puedan estimar las huellas hídricas y de carbono.

 Esto es crucial en un país como Chile, donde el hidrógeno verde podría ser producido en zonas de escasez hídrica.

Con respecto  a la descarbonización de las demandas térmicas urbanas, se discute varias alternativas, como las redes de calor distrital, el cambio a combustibles bajos en carbono (como el hidrógeno), y la electrificación del calor por medio de bombas de calor, entre otras. 

Los modelos urbanos de energía permiten comparar estas alternativas y sus combinaciones, siendo capaces de representar las interrelaciones entre el suministro energético, la infraestructura de las redes, y las tecnologías de uso final, junto con sus costos e impactos ambientales.

A la fecha, no se ha encontrado en la literatura un modelo que pueda comparar sistemáticamente estos elementos a altas resoluciones espaciales, incluyendo explícitamente las redes e infraestructura de gas, biomasa, calor distrital, solar térmica, e hidrógeno, y que consideren los gases de efecto invernadero, contaminación de aire, y huellas hídricas.