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Sistemas de filtración de agua en la producción de hidrógeno verde: requisitos y aplicaciones


02/05/2025

Equipos y soluciones
Sistemas de filtración de agua en la producción de hidrógeno verde: requisitos y aplicaciones

 

  • España, debido a su elevada disponibilidad de recursos renovables, parte con una ventaja competitiva significativa en esta carrera energética
  • Se prevé que nuestro país se convierta en uno de los principales productores de hidrógeno verde de Europa, con plantas que podrían abastecer a mercados con alta demanda, como Alemania
 
La transición hacia fuentes de energía más sostenibles ha situado al hidrógeno verde como uno de los vectores energéticos con mayor potencial en la descarbonización industrial y del transporte.
 
Este tipo de hidrógeno, obtenido a partir de la electrólisis del agua utilizando electricidad procedente de fuentes renovables como la solar, la eólica o la hidráulica, representa una oportunidad estratégica para la independencia energética y la reducción de emisiones de carbono en Europa y el mundo.
 
El proceso de electrólisis, que consiste en descomponer el agua en oxígeno e hidrógeno mediante la aplicación de una corriente eléctrica, exige el uso de agua de altísima pureza. La presencia de impurezas podría dañar los electrodos y la membrana de intercambio de protones de los electrolizadores, comprometiendo la eficiencia y vida útil del sistema.
 
Para alcanzar esta calidad de agua ultrapura, es indispensable implementar un tratamiento previo mediante sistemas de filtración específicos, seguido de procesos avanzados de membranas y, generalmente, una etapa de electrodesionización (EDI).
 

La filtración en la generación de hidrógeno verde

 
El agua empleada en los electrolizadores debe estar libre de partículas, sales disueltas y contaminantes orgánicos. La presencia de impurezas puede reducir la eficiencia del proceso, aumentar el consumo energético y acortar la vida útil de los componentes críticos del sistema.
 
Para alcanzar los niveles de calidad exigidos, se implementan secuencias de tratamiento que combinan técnicas de filtración física, membranas de ultrafiltración u ósmosis inversa y, habitualmente, procesos de electrodesionización (EDI). Cada una de estas etapas cumple una función específica para la eliminación progresiva de impurezas.
 
Los sistemas de filtración previa son esenciales para proteger las membranas y prolongar su vida útil. Dependiendo de la configuración del tratamiento, se utilizan diferentes tecnologías de filtración:
 
  • Cuando el proceso incluye una ultrafiltración, se requiere una retención de partículas de aproximadamente 100 micras. Para ello, los equipos automáticos de anillas y mallas juegan un papel fundamental, al retener las partículas de mayor tamaño.
     
  • Si el agua se dirige directamente a un sistema de ósmosis inversa, es necesario reducir el tamaño de partícula hasta 5 micras, de acuerdo con las recomendaciones de los fabricantes de membranas, y algunos incluso exigen 1 micra absoluta, dependiendo del índice de densidad de sedimentos (SDI) admitido por sus sistemas. En este caso, los equipos de lecho y microfiltración se hacen fundamentales en este proceso.  
 
Cuando se utiliza agua de origen marino, es imprescindible una etapa previa de desalinización mediante ósmosis inversa de alta presión, con requerimientos técnicos distintos a los de los sistemas empleados en el tratamiento de agua dulce.Tras las etapas de filtración y ósmosis inversa, la electrodesionización (EDI) se utiliza habitualmente para alcanzar una calidad de agua ultrapura. Es importante señalar que la EDI requiere un agua previamente desmineralizada, como la que proporciona una ósmosis inversa, por lo que no la reemplaza, sino que la complementa.
 
La selección del equipo de filtración depende, además, del origen del agua (superficial, subterránea o marina) y de la estrategia de tratamiento adoptada. Sistemas de filtración mediante anillas, mallas, lechos de arena o microfiltración se combinan de manera específica en cada caso para garantizar el cumplimiento de las especificaciones técnicas.
 
Por otro lado, la experiencia adquirida en el tratamiento de agua para centrales térmicas de ciclo combinado (CCC) resulta extrapolable a las plantas de producción de hidrógeno verde. En ambos casos, la necesidad de agua ultrapura es crítica para el correcto funcionamiento de los procesos de generación de energía o, en este caso, de obtención de hidrógeno. El proceso de selección y especificación de equipos de filtrado responde a criterios técnicos similares, ajustándose a los estándares requeridos por los sistemas de membranas y de electrodesionización.
 
Tal como sucede en los proyectos de generación de energía, se prevé que las plantas de hidrógeno verde sean desarrolladas bajo el modelo EPC (Engineering, Procurement and Construction), donde un gran inversor contrata a una empresa EPC para la construcción integral de la planta. Esta, a su vez, subcontratará a especialistas en tratamiento de agua para el diseño y la ejecución de los sistemas de filtración.
 
Generalmente, las plantas de hidrógeno verde utilizan electrolizadores de membrana de intercambio de protones (PEM), que requieren agua de altísima pureza. No obstante, existen también tecnologías basadas en electrolizadores alcalinos y de óxido sólido, cada una con requerimientos específicos en cuanto a calidad de agua y pretratamientos.
 

Perspectivas de futuro para el hidrógeno verde en Europa y España

 
El impulso al hidrógeno verde cuenta con un firme respaldo institucional. La Unión Europea ha anunciado su intención de establecer obligaciones de porcentaje mínimo de hidrógeno en los combustibles a partir de 2030, lo cual multiplicará la demanda de infraestructuras de producción de hidrógeno verde. Además, se está trabajando en la creación de una red de hidroductos que conectará diferentes países europeos, favoreciendo el intercambio de hidrógeno producido de forma más económica.
 
España, debido a su elevada disponibilidad de recursos renovables, parte con una ventaja competitiva significativa en esta carrera energética. Se prevé que nuestro país se convierta en uno de los principales productores de hidrógeno verde de Europa, con plantas que podrían abastecer a mercados con alta demanda, como Alemania.
 
En este contexto, el tratamiento de agua y, en particular, la correcta especificación y diseño de los sistemas de filtración inicial, serán factores determinantes en la viabilidad técnica y económica de los proyectos. La capacidad de garantizar un suministro continuo de agua ultrapura mediante soluciones de filtración robustas y eficientes será un requisito imprescindible para asegurar el éxito de las futuras plantas de producción de hidrógeno verde.

 
 

Fuente lama.es


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