¿Qué es el amoniaco verde y para qué sirve? Características y beneficios

Está probado que las emisiones de efecto invernadero están directamente relacionadas con el aumento de la temperatura de la superficie terrestre; también se sabe que la principal actividad humana que influye en el cambio climático son precisamente las emisiones de efecto invernadero derivadas de la quema de combustibles fósiles. Estos procesos liberan dióxido de carbono (CO2) en grandes cantidades, que se concentran en la atmósfera. Por ello, en las últimas décadas se ha establecido el compromiso de lograr que las energías renovables sustituyan a aquellas que proceden de combustibles fósiles. En este contexto, el amoniaco verde aparece como un elemento versátil y muy esperanzador.

Características del amoniaco verde

El amoniaco es un compuesto químico formado por tres átomos de hidrógeno y uno de nitrógeno (NH3). Se utiliza con frecuencia para fabricar fertilizantes y productos químicos industriales. El amoniaco está considerado como el segundo compuesto químico de mayor producción industrial, por detrás del ácido sulfúrico. La mayor parte del hidrógeno que se produce sirve, de hecho, para fabricar amoniaco. Tradicionalmente, el hidrógeno se viene elaborando a partir de carbón o gas natural, técnicas contaminantes. Por ejemplo en España, según datos del Gobierno, el 99% del hidrógeno consumido en España es de ese tipo. Se conoce como hidrógeno ‘gris’, como también es gris’ el amoniaco que genera: su elaboración emite dos toneladas de CO2 por cada tonelada de amoniaco

Sin embargo, el amoniaco verde se produce a partir de fuentes que no contaminan: el hidrógeno que contiene se obtiene mediante energía eléctrica generada por fuentes renovables, mientras que el nitrógeno se extrae de la atmósfera mediante una unidad de separación del aire. Como explica el doctor Javier Sánchez Prieto, director del Máster Universitario en Energías Renovables de la Universidad Internacional de La Rioja (UNIR), para que el amoniaco pueda calificarse como “verde” dependerá de si el hidrógeno empleado para producirlo también es verde. “Para ello, este hidrógeno debe haber sido sintetizado a partir de biomasa o por un proceso de electrólisis de agua que emplee energías renovables para llevarlo a cabo”. La electrólisis permite separar la H (hidrógeno) de la O (oxígeno) del agua (H2O). Por tanto, el reto futuro en la fabricación de amoniaco es precisamente conseguir sustituir ese hidrógeno ‘gris’ por hidrógeno ‘verde.

Aplicaciones del amoniaco verde

El amoniaco verde tiene ventajas en dos vertientes. La primera está relacionada con su uso directo. El compuesto en sí mismo puede reemplazar al amoniaco gris, que hasta ahora se utilizaba para la fabricación de fertilizantes agrícolas, como refrigerante industrial, como fluido de trabajo en algunos ciclos termodinámico y también como combustible líquido en motores de combustión interna y turbinas. También, para producir productos farmacéuticos y otros compuestos químicos, como el ácido nítrico.

Pero, además, y puesto que tres cuartas partes de su contenido es hidrógeno verde, el amoniaco verde puede resultar crucial en el transporte y almacenamiento de hidrógeno. Como indica Sánchez Prieto, “con el auge del hidrógeno verde, el amoniaco se presenta como una alternativa interesante para almacenar y transportar este hidrógeno, ya que actualmente resulta muy costoso y presenta algunos problemas”. Esta funcionalidad hace que se considere al amoniaco verde un valioso vector energético. A partir del hidrógeno —otro destacado vector— se puede obtener energía eléctrica, mecánica o térmica. Al tratarse de hidrógeno verde, será energía limpia.

Además, ese hidrógeno extraído del amoniaco verde, al ser de origen renovable, puede desempeñar un papel fundamental en la industria intensiva en energía y procesos de alta temperatura, transporte pesado de larga distancia, marítimo, ferroviario o la aviación; sectores donde puede convertirse en una solución eficiente en el proceso de descarbonización.

Cabe preguntarse: si el amoniaco verde se produce a partir de hidrógeno verde, ¿por qué no utilizar directamente el hidrógeno previamente sintetizado en vez de transportarlo, junto con nitrógeno, en forma de amoniaco? Lo explica Juan J. Iruin, doctor en Ciencias Químicas y catedrático jubilado de Química Física de la Universidad del País Vasco: “Los mayores problemas relacionados con la aplicación del hidrógeno (ya sea verde o marrón) son su almacenamiento y transporte. El hidrógeno es un gas que, incluso comprimido a presiones de 700 atmósferas, proporciona por unidad de volumen entre tres y cinco veces menos energía que los combustibles fósiles, lo que importa para su almacenamiento. Y, debido a su pequeño tamaño molecular, tiende a difundir a través de los materiales que lo pudieran contener o transportar, provocando su consiguiente fragilidad”.

Para superar estos problemas se están estudiando otras sustancias químicas (principalmente el amoniaco) para almacenar y transportar el H2 a gran escala de forma eficiente. Son los llamados portadores (‘carriers’) de hidrógeno. “Una vez llegado a su destino —añade el doctor Iruin—, el portador se descompone y libera H2. El NH3 tiene un alto contenido en hidrógeno (17,8% en peso) y puede transportarse en estado líquido, pues licúa a -33,34 °C, a presión atmosférica. Por esta razón, su transporte y almacenamiento son relativamente fáciles, teniendo en cuenta además que se pueden usar infraestructuras ya en funcionamiento, como tanques isotermos, oleoductos o barcos. Estados Unidos cuenta, por ejemplo, con 3.060 km de oleoductos que ya están transportando amoniaco”.

Beneficios del amoniaco verde

Sin duda, el primer beneficio del amoniaco verde es de carácter medioambiental. Como subrayan investigadores de la Universidad de Oxford (Reino Unido), aparte de que su producción “tiene el potencial de ser económicamente competitiva en un futuro próximo con los métodos convencionales”, reduciría “el 1,3% de las emisiones globales de dióxido de carbono actualmente atribuibles a la producción de amoníaco”.

Además de esa ventaja, hay otras. Según otro estudio de investigadores de la Universidad Tecnológica de Ontario (Canadá), los principales beneficios de la producción de amoniaco verde son “la autosuficiencia, la flexibilidad, el bajo costo de la energía eléctrica, evitar el alto costo de la cadena de suministro acompañado de derechos de aduana e impuestos al carbono con un precio logístico y seguridad extremadamente altos”. Por todo lo cual, el amoniaco verde se presenta como un compuesto muy prometedor en el proceso de descarbonización del planeta.