Los combustibles sintéticos basados en hidrógeno podrían desempeñar un papel importante en la transición energética, pero su implantación masiva en Europa plantea importantes desafíos. Así lo advierte un estudio de la Universidad de Valladolid (UVa), que cuestiona que estos combustibles sean tan sostenibles como se plantea cuando se tienen en cuenta todos los recursos y procesos necesarios para producirlos a gran escala.

La investigación, publicada en la revista científica Energy Policy bajo el título Decarbonization potential and limits of e-fuel policies in the EU, analiza las consecuencias que tendría la utilización de los denominados efuels en el sistema energético de la Unión Europea en el horizonte de 2050.

El trabajo está liderado por Juan Manuel Campos-Rodríguez, investigador del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Valladolid, y estudia no solo las emisiones directas de estos combustibles, sino también las indirectas, las necesidades de electricidad, las infraestructuras y los recursos necesarios para fabricarlos.

"Estos combustibles se han posicionado como una alternativa prometedora, pero la realidad es que hay que hacer muy bien las cuentas y ver hasta qué punto es realmente viable o contribuyen tanto a la descarbonización", explica el investigador.

¿Qué son los combustibles sintéticos y por qué generan dudas?

Los efuels son combustibles producidos a partir de hidrógeno y dióxido de carbono capturado de emisiones industriales o directamente de la atmósfera.

Su principal atractivo es que pueden sustituir a determinados combustibles fósiles y, en algunos casos, aprovechar infraestructuras y tecnologías ya existentes. Además, cuando se producen con electricidad renovable y bajo determinadas condiciones, pueden reducir considerablemente su huella de carbono.

Sin embargo, el proceso de fabricación requiere grandes cantidades de energía, ya que primero es necesario generar electricidad, utilizarla para producir hidrógeno y, posteriormente, combinar este elemento con CO₂ capturado para sintetizar el combustible. "Estos procesos de transformación son muy ineficientes y consumen mucha energía", señala Campos-Rodríguez.

El estudio se centra en dos tipos de combustibles sintéticos: el metano sintético, en estado gaseoso, y el metanol sintético, en estado líquido. Aunque ambos pueden contribuir a sustituir combustibles convencionales, los investigadores advierten de que sus beneficios ambientales pueden reducirse cuando se analiza su producción a escala europea.

Hasta un 49% más de generación eléctrica en 2050

Una de las principales conclusiones del estudio es el considerable aumento de la demanda eléctrica que podría provocar la expansión de estos combustibles. Los investigadores han utilizado diferentes escenarios de penetración de los efuels en el consumo energético europeo previsto para 2050.

En el escenario más ambicioso, en el que los combustibles sintéticos representarían el 15% de la demanda final de energía, la generación eléctrica necesaria aumentaría aproximadamente un 49% respecto a un escenario de crecimiento verde sin estos combustibles. "Los resultados muestran que cuanto mayor es la implantación de efuels, mayor es también la presión sobre el sistema eléctrico y más difícil resulta producirlos con bajas emisiones", explica el investigador de la UVa.

De esta manera, sustituir un combustible fósil por uno sintético no elimina las necesidades energéticas, sino que traslada una parte importante de ellas al sistema eléctrico.

Más energías renovables no resolverían por sí solas el problema

Aunque las políticas europeas contemplan el uso de fuentes renovables para cubrir la demanda adicional de electricidad, la investigación advierte de que incrementar la instalación de parques eólicos y fotovoltaicos no sería suficiente por sí solo.

Para realizar el análisis, los investigadores han empleado WILIAM, un modelo desarrollado por el grupo de investigación GEEDS en el marco de proyectos europeos como HYDRA y LOCOMOTION. Sus resultados muestran que una mayor presencia de energías renovables también exigiría reforzar las redes eléctricas, aumentar la capacidad de almacenamiento y mejorar los mecanismos de gestión de la demanda.

Otro de los problemas identificados es el denominado curtailment, que se produce cuando una parte de la electricidad renovable generada no puede aprovecharse porque supera la capacidad de absorción del sistema., Por tanto, el estudio no considera incompatibles las energías renovables y los combustibles sintéticos, pero sí advierte de que su despliegue debe planificarse teniendo en cuenta el funcionamiento del conjunto del sistema energético.

La captura de CO₂, otro de los grandes obstáculos

La disponibilidad de dióxido de carbono constituye otra de las limitaciones identificadas por los investigadores. La fabricación de estos combustibles requiere capturar CO₂, que puede proceder de instalaciones industriales, procesos del sector energético o directamente del aire.

Según el estudio, las fuentes industriales podrían aportar una parte importante del carbono necesario en escenarios de utilización moderada de combustibles sintéticos. Sin embargo, a medida que aumenta su implantación, estas fuentes podrían resultar insuficientes, lo que obligaría a recurrir a tecnologías alternativas.

"Es necesario recurrir a fuentes alternativas, como la captura directa del carbono presente en la atmósfera, y la tecnología y el procedimiento, hoy por hoy, es caro e ineficiente", reconoce Campos-Rodríguez. Esta dificultad se suma a las necesidades de electricidad, agua, infraestructuras y capacidad productiva que implicaría una fabricación masiva de efuels.

Una alternativa para la aviación y el transporte marítimo

Pese a las limitaciones detectadas, los investigadores no descartan el papel de los combustibles sintéticos en la transición energética europea. De hecho, consideran que pueden resultar especialmente útiles en sectores difíciles de electrificar, como la aviación y el transporte marítimo, donde podrían contribuir a reducir la dependencia del petróleo.

No obstante, insisten en que su viabilidad dependerá de las características de cada región, la disponibilidad de recursos y las alternativas tecnológicas existentes. "Puede que haya regiones que sí produzcan con cero emisiones, pero no todos los sitios van a tener esa capacidad si queremos desplegarlo a gran escala", apunta el investigador.

Por ello, el trabajo de la Universidad de Valladolid plantea la necesidad de evaluar estos combustibles desde una perspectiva global, considerando tanto sus beneficios como los costes energéticos y ambientales asociados a su producción. "Ayudarán a descarbonizar, pero no van a ser una solución mágica", concluye Juan Manuel Campos-Rodríguez.

El reto, según la investigación, será identificar en qué sectores y circunstancias los combustibles sintéticos pueden aportar mayores beneficios y dónde existen alternativas más eficientes y sostenibles.