Se le señala como la energía de moda, aunque sus impulsores apuestan a que marcará un liderazgo permanente y echará raíces a nivel planetario. Es que pese a que su desarrollo es incipiente y sus aplicaciones escasas, su aporte a la descarbonización global puede ser muy significativo.
La introducción alude al hidrógeno verde (H2v), cuya industria en Chile comienza a dar sus primeros pasos tomando como base una estrategia nacional que incorpora metas ambiciosas: que nuestro país lo produzca al menor costo del mundo para 2030, y al año 2040 esté entre los tres principales exportadores a nivel global.
Mientras, se empiezan a forjar los primeros proyectos piloto que buscan producir o aplicar el H2v en Chile, especialmente en la actividad minera, uno de los sectores que más está apostando por este combustible para descarbonizar sus operaciones.
Un ejemplo destacado es el proyecto Hydra –apoyado por Corfo e impulsado por diversas empresas y centros especializados–, que pretende "desarrollar un tren de potencia para camiones mineros de alto tonelaje, capaz de operar 100% con energía verde. Su objetivo es diseñar, fabricar y validar un sistema de tren de potencia basado en baterías y celdas combustibles de hidrógeno verde para posteriormente desarrollar pruebas de desempeño del prototipo en un vehículo minero a gran escala y escalarlo globalmente", revela el estudio "Descarbonización e Hidrógeno Verde en la minería chilena: estado del arte y principales desafíos", publicado recientemente por Cochilco.
En enero de 2022, el consorcio Hydra presentó el prototipo de su tren de potencia, el cual comenzó a testearse bajo condiciones reales en septiembre del mismo año en Minera Centinela de Antofagasta Minerals. Durante 2023 se realiza también un estudio de negocio y escalabilidad de la iniciativa.
Grúa y Camión
Párrafos aparten merecen un par de iniciativas de la minera Anglo American. Para empezar, hace dos años implementó la primera hidrogenera para vehículos cero carbono del país y para la minería en general, la cual fue construida en su planta Las Tórtolas, en la comuna de Colina. La instalación provee del H2v gaseoso a una grúa horquilla, que al reemplazarlo por diésel disminuye emisiones equivalentes a 24 toneladas de CO2 al año.
Además, en Sudáfrica, la compañía estrenó –en mayo de 2022– el primer camión minero propulsado por hidrógeno verde del mundo, el cual fue diseñado para su plena operación gracias a su sistema de propulsión híbrido de una batería de hidrógeno de 2 MW. Hoy, el camión, con una capacidad de carga de 290 toneladas, está siendo operado en distintas condiciones a modo de pruebas. Se busca su máxima optimización para posteriormente empezar a implementar modelos similares en otras operaciones de la empresa.
La propia Anglo American dio a conocer, hace algunos meses, las principales conclusiones de un estudio que lideró para analizar la factibilidad de desarrollar un valle de H2v en la zona central de Chile, con énfasis en las regiones Metropolitana y de Valparaíso. Ahí se establece que su demanda potencial al 2040 llegaría a 800.000 toneladas anuales, lo cual equivale a todo el hidrógeno verde que podría requerir la minería de Chile y Perú.
Analizando un horizonte de diez años, el análisis precisa que la minería sería la industria que podría impulsar el desarrollo de este combustible, representando entre un 50% y un 70% de la demanda.
En Procesos y Aplicaciones
La minería es una de las industrias en las que el H2v tiene mayores oportunidades para su aplicación. Así lo ratifica el "Roadmap para la implementación del hidrógeno verde en la minería de Chile y Perú 2023", desarrollado por la Corporación Alta Ley y el Clúster Minero Andino Sammi (Perú), en el cual proyectan que el uso del H2v permitirá disminuir en un 15% las emisiones del rubro al 2030.
El documento sostiene que esta opción energética se puede utilizar en varios procesos y aplicaciones de la minería, aportando principalmente a la descarbonización de las emisiones de alcance 1 y 3.
En particular, define sus posibles usos para mitigar emisiones de alcance 1 (directas por el uso de combustibles) en esta industria:
• Movilidad minera: El hidrógeno verde puede usarse en equipos como camiones de extracción minera CAEX, palas, perforadoras, camiones aljibe, bulldozers y retroexcavadoras. Y en logística en general: sobre todo en montacargas, camiones, camionetas y buses. "La competitividad del H2v versus los equipos a diésel y otras alternativas, como baterías, dependerá del tamaño de los equipos y su utilización. Mientras mayor sea la capacidad de carga y/o el empleo de los vehículos, aumentará el potencial para el reemplazo del diésel por H2v", detalla. Agrega que el reemplazo en un 100% de los combustibles fósiles usados en esta área por hidrógeno verde u otras alternativas cero carbono, permitiría reducir entre 70% y 90% las emisiones de alcance 1 de la minería del cobre.
• Calor: En procesos como electrowining (EW) y fundición y refinación, el hidrógeno puede emplearse como fuente de calor de baja entalpía (calderas y secadores) y de alta entalpía (hornos). Su competitividad dependerá del tipo de proceso y combustible utilizado actualmente. Controlar el total de estas emisiones, por el uso de H2v en vez de combustibles fósiles, permitiría disminuir entre 8% y 10% las emisiones de alcance 1 de la minería del cobre, asegura el Roadmap.
• Energía eléctrica OFF-GRID: Si bien la mayoría de las faenas mineras está conectada a la red eléctrica (ON-GRID), se estima que el hidrógeno verde podría ocuparse para apoyar el suministro eléctrico renovable de servicios OFF-GRID como campamentos mineros, infraestructura y estaciones remotas. También el H2v puede usarse en faenas mineras OFF-GRID para complementar un suministro eléctrico 100% renovable. Al igual que en el caso anterior, mitigar el total de estas emisiones reemplazando los combustibles fósiles por hidrógeno verde u otras opciones cero carbono, lograría bajar entre 8% y 10% las emisiones de alcance 1 de la industria cuprífera.
El hidrógeno verde puede usarse en varios equipos de movilidad minera, como camiones de extracción minera CAEX, palas y perforadoras.
Emisiones Alcance 3
Los siguientes, en tanto, son algunos usos potenciales del hidrógeno verde para mitigar las emisiones de alcance 3 (EA3) de la minería, que están vinculadas a los proveedores de bienes y servicios.
• Insumo químico: El H2v puede emplearse como insumo para producir químicos que se usan en distintos procesos de la minería, como en los explosivos que se producen a partir de amoniaco para el proceso de tronadura; y también en reactivos del proceso de concentración (NaSH). Evitar estas emisiones en su totalidad disminuiría entre 10% y 12% las EA3 de la minería del cobre.
• Transporte marítimo: Derivados del hidrógeno verde como el amoniaco verde o los combustibles sintéticos podrían descarbonizar este segmento, asegurando una autonomía y disponibilidad del suministro. Esto mitigaría las EA3 en 6% a 8%.
• Transporte terrestre: Este combustible puede usarse para el transporte terrestre de productos, insumos y personal asociados a la minería. El uso de H2v en el 100% de estos casos implicaría bajar las EA3 entre 3% y 5%.
Respecto a las emisiones de alcance 2 (EA2), provenientes del consumo eléctrico, el informe plantea que éstas se están reduciendo en la minería nacional gracias al empleo de energías renovables, por lo que no hay espacio para el hidrógeno verde.
Brechas a Superar
En conclusión, el potencial de aplicación del H2v en la minería global y nacional es alto. Además, de acuerdo a la consultora internacional McKinsey, la mayoría de las grandes faenas mineras estaría en condiciones de transformar su flota de camiones mineros a tecnología cero emisiones entre 2030 y 2035, lo que generaría un 30% del consumo nacional de hidrógeno verde (0,6 millones de toneladas). Sin embargo, "aún existen brechas tecnológicas y no tecnológicas que generan incertidumbre respecto a si esto será posible", asegura el estudio de Cochilco.
Las primeras se asocian al diseño de los camiones y su tren motriz y pila de combustibles, mientras que las segundas se relacionan con los altos costos de inversión de toda la infraestructura habilitante, especialmente para el almacenamiento y transporte del hidrógeno.
DATO:
79,7%
De las emisiones directas de gases de efecto invernadero de la minería del cobre en 2020 se originaron en el transporte terrestre de mineral mina y lastre en camiones de alto tonelaje, según datos de Cochilco.
Artículo publicado en InduAmbiente nº 184 (septiembre-octubre 2023), páginas 78 a 80.
Minería con H2v
Repasamos las oportunidades de aplicación del hidrógeno verde en la minería chilena que pueden contribuir a descarbonizar esta actividad productiva.
