El vínculo entre el agua y el hidrógeno verde es fundamental, ya que el hidrógeno verde se produce a partir del agua mediante electrólisis, un proceso que separa el hidrógeno (H₂) del oxígeno (O₂) utilizando electricidad proveniente de fuentes renovables que no producen CO2 en la generación.

Considerando la estrecha relación entre la producción de hidrógeno verde y el uso de agua de alta pureza como insumo crítico, y en línea con la misión de YaliTech de salvaguardar los recursos hídricos para preservar la vida en el planeta, nuestra empresa expresa su firme compromiso con el desarrollo de esta tecnología. En este contexto, YaliTech busca aportar con su experiencia en monitoreo, control de calidad y tratamiento de agua, abordando los requerimientos específicos de pureza, estabilidad química y compatibilidad necesarios para optimizar el rendimiento y la durabilidad de los sistemas de electrólisis involucrados en la generación de hidrógeno verde.

En la tabla periódica de los elementos, el hidrógeno es el elemento más ligero y, al mismo tiempo, el más abundante en la naturaleza. Forma parte de la mayoría de las moléculas orgánicas, como los hidrocarburos, está presente en el agua y en numerosos compuestos inorgánicos.

En condiciones ambientales normales, el hidrógeno se encuentra en estado gaseoso, formando moléculas diatómicas (H₂), compuestas por dos átomos de hidrógeno unidos por un enlace covalente.

Es la sustancia más inflamable conocida, además de ser extremadamente volátil, inodora e incolora. Su poder calorífico superior es notablemente alto: 33,9 kcal/g, en comparación con las 10,7 kcal/g del diésel, lo que lo convierte en una fuente de energía muy eficiente por unidad de masa.

¿Por qué se denomina Hidrógeno verde?

El hidrógeno es un recurso estratégico para la industria moderna. Se utiliza como materia prima química esencial en la fabricación de productos como fertilizantes, acero y compuestos petroquímicos. Además, cumple un rol destacado como vector energético en sistemas de transporte sostenibles, en la generación combinada de energía y calor para aplicaciones residenciales, y como medio de almacenamiento energético para estabilizar la red eléctrica y facilitar la integración de fuentes renovables.

El hidrógeno es un gas incoloro, sin embargo, se le denomina con un color dependiendo del nivel de sustentabilidad del proceso por el cual se produce.  

La producción convencional de hidrógeno se asocia principalmente a tres "colores", dependiendo de la cantidad de carbono liberado en el proceso de producción.

¿Cómo se obtiene el Hidrógeno?

El método actual más común es el reformado al vapor del metano, produciendo lo que se llama hidrógeno "gris" con la emisión de dióxido de carbono a la atmósfera. Si el dióxido de carbono producido por el reformado al vapor se secuestra mediante la Captura y Almacenamiento de Carbono, entonces se produce hidrógeno "azul". 

En este proceso se hace pasar un flujo continuo de gas natural (metano, CH4) mezclado con vapor a través de un reactor de tubos que contienen un catalizador de níquel.  Las reacciones químicas que se producen son las siguientes: 

Como vemos, a excepción de la segunda reacción que es levemente exotérmica, las otras son fuertemente endotérmicas, por lo cual se requiere que el reactor se encuentre a unos 900 °C, para que se produzcan las reacciones.

Por otra parte, en la producción de hidrógeno verde, el agua actúa como materia prima principal. El proceso se lleva a cabo mediante electrólisis, que utiliza corriente eléctrica para romper las moléculas de agua generando hidrógeno gaseoso (H₂) y oxígeno gaseoso (O₂). La reacción química que tiene lugar es la siguiente:

Cuando la electricidad empleada proviene de fuentes renovables, el hidrógeno obtenido se considera verde, ya que su producción no emite dióxido de carbono (CO₂).

A diferencia del hidrógeno gris, que se genera a partir de gas natural y emite gases de efecto invernadero, el hidrógeno verde depende exclusivamente de agua y energía limpia, por lo que su impacto ambiental es mínimo.

Sin embargo, a pesar de sus ventajas ambientales, esta tecnología requiere grandes volúmenes de agua ultrapura, lo cual representa un desafío en regiones afectadas por estrés hídrico o con disponibilidad limitada del recurso.

Otros procesos menos utilizados para obtener hidrógeno y su nivel de sustentabilidad se muestran en la siguiente tabla, junto a los ya descritos como principales:

De la tabla podemos indicar algunas consideraciones para mayor claridad:

 - El hidrogeno verde y el amarillo se obtienen por electrólisis del agua.  La diferencia está en que la electricidad empleada para producir H2 amarillo se obtiene de fuentes que producen CO2, tal como de la combustión de petróleo, a diferencia de la empleada para producir H2 verde, que proviene de fuentes renovables tales como eólica o solar.
 - El hidrógeno azul y el gris se obtienen mediante el mismo proceso a partir de metano.  El H2 azul es mas sustentable pues el CO2 que se produce se captura y se almacena subterráneamente (CCS).

Gestión del agua para producir Hidrogeno verde (H2V)

La tendencia mundial hacia combustibles con emisiones de carbono nulas o casi nulas abre una oportunidad estratégica para acelerar la transición energética. En este contexto, el Hidrógeno Verde está adquiriendo un rol central como alternativa a los combustibles fósiles tradicionales (El H2V será el nuevo petróleo).

A medida que esta industria crece, se vuelve fundamental considerar no solo la disponibilidad de fuentes renovables, sino también la gestión eficiente del agua, recurso básico en el proceso de electrólisis. La sostenibilidad del hidrógeno verde dependerá de un enfoque integrado entre quienes desarrollan los proyectos y el sector hídrico, que permita evaluar en detalle las implicancias del uso del agua en cada etapa del proceso.

Por ello, se hace necesario cuantificar los requerimientos hídricos para la producción del hidrógeno verde, reconociendo la diversidad de tecnologías y procesos involucrados en su cadena de valor. Esta cadena considera la generación eléctrica renovable, así como la obtención y tratamiento del agua.

Dado lo anterior, la gestión del agua para producir hidrógeno verde es un aspecto crítico tanto en lo técnico como ambiental, ya que el proceso más común para obtener hidrógeno verde es la electrólisis del agua, utilizando electricidad generada a partir de fuentes renovables (solar, eólica, hidroeléctrica, etc.).


Cuanta agua se requiere:

Para producir 1 kg de hidrógeno, se necesitan aproximadamente 9 kilos de agua tratada según la reacción química. Sin embargo, considerando los procesos de purificación y pérdidas, en la práctica se usan alrededor de 24 kilos de agua para producir cada kg de hidrógeno. Aunque parece mucha, es una cantidad relativamente baja comparada con otras industrias (ej. agricultura o termoeléctrica).

¿Qué fuentes de agua se utilizará?

La gestión que se plantee dependerá del origen del agua que se utilice, y las opciones son:

 - Agua potable: No es deseable, porque compite con el uso humano, y es escasa.
 - Agua reciclada: Proveniente de aguas residuales tratadas, es una opción sostenible.
 - Agua de mar: Usable si se aplica desalinización previa, lo que agrega costo y consumo energético adicional.

¿Qué Agua requiere la electrólisis?

La electrólisis requiere agua de alta pureza (tipo II o superior). Esto implica utilizar tecnologías para tratamiento: filtración, ósmosis inversa, desionización, etc. El uso de tecnologías de bajo consumo energético para el tratamiento será clave para la sostenibilidad.

¿Dónde se ubicarán las plantas de electrólisis?

La localización de las plantas de electrólisis será un factor estratégico para optimizar la eficiencia y sostenibilidad de los proyectos de hidrógeno verde.  En general, se preferirá instalar estas plantas cerca de fuentes de agua disponibles y confiables, así como en proximidad a centros de generación de energía renovable; como parques solares, eólicos o hidroeléctricos; para minimizar pérdidas por transmisión y reducir costos operacionales.

En regiones con estrés hídrico o clima árido, se priorizará el uso de fuentes alternativas de agua, como aguas residuales tratadas, agua de mar desalinizada o agua no potable. En estos casos, será fundamental realizar una evaluación rigurosa de la viabilidad hídrica, considerando no solo la disponibilidad del recurso, sino también su calidad, los costos de tratamiento y los impactos sobre otros usos del agua en el territorio.

Regulación y sostenibilidad

Los proyectos de hidrógeno verde estarán cada vez más sujetos a exigencias regulatorias y criterios de sostenibilidad, especialmente en lo que respecta al uso del agua. Será indispensable que los desarrollos presenten un plan integral de gestión hídrica, que asegure:

 - Uso eficiente y racional del recurso, mediante tecnologías de bajo consumo y sistemas de recirculación.
 - Mínimo impacto ambiental, evitando la sobreexplotación de fuentes hídricas y protegiendo ecosistemas sensibles.
 - No interferencia con usos prioritarios, como el abastecimiento de agua para consumo humano, agricultura o conservación ambiental.

Además, se espera que los proyectos integren principios de economía circular, promoviendo la reutilización de aguas residuales tratadas, el aprovechamiento de fuentes no convencionales y la minimización de descargas al medio ambiente.

La sostenibilidad a largo plazo también dependerá de la implementación de sistemas de monitoreo continuo, que permitan medir y reportar el consumo de agua, evaluar riesgos hídricos y ajustar las operaciones conforme a los límites ecológicos y normativos del territorio.

Así, la gestión del agua en la producción de hidrógeno verde será estratégica y regulada, priorizando el uso de agua reciclada o no potable, minimizando el consumo y evitando impactos negativos sobre otros usuarios o ecosistemas.


Calidad del agua para Electrólisis

Para la producción de hidrógeno verde, el agua debe ser de alta pureza, ya que impurezas o contaminantes pueden:

 × Dañar los electrodos del electrolizador,
 × Reducir la eficiencia del proceso, y
 × Aumentar el costo de mantenimiento o de purificación.

Entre los parámetros críticos de control se encuentran:

 - Conductividad eléctrica (µS/cm): debe mantenerse en niveles bajos (ideal ≤ 0,1 µS/cm).
 - Contenido de sólidos disueltos totales (TDS): (Ideal < 10 ppm).
 - Presencia de iones específicos (Cl⁻, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, Fe³⁺): deben ser removidos casi por completo.
 - pH: estable y cercano a neutro, según el tipo de electrolizador.
 - Materia orgánica disuelta (COD, TOC): niveles mínimos para evitar contaminación de las superficies de los electrodos.
 - Microorganismos y turbidez: ausencia total o cercana a cero.

 Para lograr estos niveles de pureza, los sistemas de tratamiento típicamente consideran:

 

 - Filtración mecánica (cartuchos de sedimentos, microfiltración)
 - Ósmosis inversa (RO)
 - Electrodesionización (EDI)
 - Resinas de intercambio iónico
 - Luz ultravioleta (UV) para control microbiológico
 - Sensores en línea para monitoreo continuo.

Desde esta perspectiva, YaliTech ofrece soluciones avanzadas de instrumentación, automatización y análisis de datos para asegurar el cumplimiento de estos requisitos y optimizar el consumo hídrico en procesos de electrólisis, contribuyendo así a una producción de hidrógeno verde más eficiente, segura y sostenible.

Comentario Final

Dado que la eficiencia y durabilidad de los sistemas de electrólisis para la producción de hidrógeno verde dependen críticamente de la calidad del agua utilizada, YaliTech está capacitado para posicionarse como un actor relevante en el desarrollo de soluciones para el tratamiento, monitoreo y control de agua ultrapura. Nuestra experiencia se orienta a garantizar que el agua cumpla con los estrictos estándares requeridos, minimizando el desgaste de los electrodos, la contaminación de las membranas y la formación de incrustaciones.