INTEGRA2H2: La vía híbrida española que supera la electrólisis convencional
España está a punto de revolucionar la producción de hidrógeno renovable. Lejos de las soluciones convencionales, un consorcio de seis entidades ha lanzado una audaz hoja de ruta para convertir la biomasa residual en un combustible limpio y de alto valor industrial. Bajo el nombre de INTEGRA2H2 la iniciativa reúne a Greene Enterprise, el CIEMAT, Kerionics, ITC-AICE, Nanogap y la Fundación CIUDEN, seis entidades con capacidades complementarias que han decidido abordar un reto común: demostrar que es posible producir hidrógeno renovable a partir de residuos de biomasa, integrarlo térmicamente para reducir su coste energético y validarlo directamente en procesos cerámicos reales.
La ambición de INTEGRA2H2 va más allá de la simple producción de H2 verde. El proyecto aspira a crear un esquema de producción radicalmente más eficiente que la electrólisis convencional, utilizando la biomasa como vector energético principal. La innovación reside en la sofisticada integración de procesos termoquímicos, como la pirólisis y la gasificación, que se complementan con reactores cerámicos avanzados (membranas selectivas y electrólisis de óxido sólido). Así, la biomasa alimenta el proceso, las membranas depuran el hidrógeno y los electrolizadores actúan como impulso térmico adicional, logrando un proceso industrial totalmente integrado. El objetivo final es claro: obtener no solo hidrógeno renovable, sino un sistema transferible capaz de sustituir el gas natural en sectores industriales de alta demanda energética.
Dieciocho meses de intenso trabajo han dejado a INTEGRA2H2 fuera de la fase conceptual. Lo que al inicio era una combinación prometedora de tecnologías ya se está convirtiendo en resultados tangibles: datos reales, prototipos funcionales y valioso conocimiento experimental. Este progreso acelera la validación de la vía híbrida de producción de hidrógeno, dibujando claramente el potencial de esta innovadora solución para el mercado.
El recorrido experimental comienza en Greene Enterprise, la entidad responsable de transformar la biomasa en gases aprovechables mediante los cruciales procesos de pirólisis y gasificación. En esta etapa inicial, la empresa ha superado con éxito la fase de caracterización, analizando con precisión la composición de las corrientes generadas, desde el hidrógeno, CO y CO2, hasta el abanico de hidrocarburos intermedios. No obstante, uno de los avances más relevantes ha sido la determinación completa de los contaminantes presentes en el gas, incluyendo H2S, COS, CS2, NH3, NOx, HCl y compuestos orgánicos pesados. Esta información crítica es la que ha permitido afinar drásticamente el diseño tanto de las etapas de limpieza posteriores como de los avanzados reactores electroquímicos que le siguen.
Sobre estas corrientes reales, el CIEMAT está diseñando un sistema de limpieza capaz de eliminar los contaminantes de azufre presentes en el gas en caliente. Para ello se están desarrollando nuevas familias de adsorbentes regenerables basados en biochars procedentes de hueso de aceituna y de residuos municipales, óxidos recuperados de baterías y soportes de grafeno. Los primeros ensayos para la captura de compuestos de azufre en condiciones exigentes han mostrado resultados muy prometedores, con un rendimiento satisfactorio en pruebas efectuadas a 10 bar y 400 °C.
En paralelo a la limpieza del gas, Kerionics ha consolidado avances en dos de los bloques tecnológicos más disruptivos del proyecto. El primero es el reactor de membrana de oxígeno (OMR), una unidad cerámica avanzada diseñada para combinar reacciones redox internas con la permeación selectiva de oxígeno y así generar hidrógeno y CO2 a partir de una mezcla compleja de gases. Durante los últimos meses, Kerionics ha identificado el comportamiento del electrodo Ni/YSZ frente a corrientes ricas en hidrocarburos. La observación de la formación de coque al emplear compuestos pesados como el heptano no ha sido un obstáculo, sino que ha abierto una nueva línea de trabajo crucial: la impregnación del níquel con otros metales para mejorar la estabilidad del electrodo y evitar la deposición de carbono. Además, ya se han fabricado las primeras membranas en formato de 5 cm x 5 cm, un tamaño ideal para operar con mayores caudales y evaluar su compatibilidad con las mezclas de gas real del proyecto.
El segundo foco de Kerionics ha sido el Electrolizador de Óxido Sólido (SOEC), diseñado para una potencia de 3 kW, el cual ha alcanzado un notable grado de definición. El equipo ya ha completado la selección de los materiales funcionales clave para el stack, incluyendo el electrolito 8YSZ, el electrodo de aire LSM/CGO y catalizadores de praseodimio infiltrados. Paralelamente, se ha finalizado el diseño de los colectores, interconectores y sellos vitrocerámicos. El rigor científico se confirma con el uso de modelos CFD, que han validado la configuración interna Lightning por ofrecer una distribución de flujo más homogénea. Con el banco de ensayos renovado y las pruebas de celdas botón mostrando un comportamiento estable, Kerionics tiene el camino despejado para la fabricación del primer stack operativo a escala de demostración.
La validación industrial del hidrógeno producido recae en ITC-AICE (Instituto de Tecnología Cerámica). El centro ha completado una extensa campaña de ensayos en una cámara de combustión, empleando quemadores representativos del sector cerámico.
Se han probado mezclas de gas natural e hidrógeno, con concentraciones de hidrógeno que van desde el 0% hasta el 100%, registrando parámetros críticos como la geometría de la llama, el perfil de temperaturas y la formación de NOx, mediante espectroscopía FTIR.
Los resultados preliminares ya muestran cambios claros en la longitud y la estabilidad de la llama al aumentar la proporción de hidrógeno, además de variaciones en la generación de NOx térmico. Con el modelado CFD de la combustión en quemadores ya validado, el ITC-AICE ha iniciado el diseño de quemadores que puedan trabajar en todo el rango de mezclas hasta con hidrógeno puro, un paso decisivo que marca la transición de la investigación al horno industrial real.
En el ámbito de la valorización, Nanogap está logrando avances significativos en el desarrollo de nuevos catalizadores de alto rendimiento para la síntesis de amoníaco verde, un elemento clave en la logística del hidrógeno. La empresa ha desarrollado y caracterizado una nueva serie de catalizadores de cobre innovadores basados en su tecnología exclusiva de Moléculas Metálicas, que son agrupaciones de unos pocos átomos de metal, de menos de un nanómetro de tamaño, con nuevas y mejoradas propiedades catalíticas. Estos nuevos catalizadores reducen la barrera de activación de la síntesis de amoníaco, haciendo posible la producción en condiciones más suaves, lo que representa un gran avance en la producción de amoníaco verde.
Unidad de catálisis para el estudio de síntesis de amoníaco
La visión de conjunto y la validación de la eficiencia recaen sobre la Fundación CIUDEN, el socio responsable de estudiar la integración completa del proceso y modelizar la captura y potencial conversión de CO2 en e-fuels. En este periodo, CIUDEN ha desarrollado un modelo preliminar crucial del proceso total en la plataforma HYSYS, integrando la gasificación, el OMR, el SOEC y el cracking. Los escenarios operativos calculados demuestran el impacto real de la integración térmica en la reducción del consumo energético global. Además de la eficiencia, la entidad ha abordado la sostenibilidad ambiental: ha cerrado la selección preliminar de la tecnología de captura de CO2, identificando la absorción con aminas como la opción más idónea. Finalmente, ha iniciado la evaluación de las rutas para transformar el H2 obtenido y el CO2 capturado en combustibles sintéticos (e-fuels) como metano, metanol o carburantes para aviación, cerrando el círculo hacia una economía verdaderamente verde.
Con la evidencia acumulada por cada uno de sus socios, INTEGRA2H2 se consolida como un referente ineludible en la integración de procesos para hidrógeno renovable en España. Aunque el camino hacia el escalado industrial continúa, los dieciocho meses de trabajo ya han aportado información de valor incalculable para la industria: han demostrado la viabilidad de limpiar gases de biomasa en caliente, han validado que los quemadores cerámicos pueden adaptarse con éxito al hidrógeno puro y han abierto la puerta a nuevos vectores logísticos como el amoníaco verde. En un país dotado de abundantes recursos de biomasa y con un sector cerámico que clama por alternativas al gas natural, las conclusiones preliminares son claras: esta audaz vía híbrida no es solo una opción, sino una solución realista y palpable para acelerar la transición energética nacional.
