En 2020, la producción de amoníaco representó el 2% del consumo total de energía final a nivel mundial. De esta energía, el 40% se consumió como materia prima y el resto, como energía de proceso. El gas natural representa el 70% del consumo total de energía de la industria del amoníaco, el carbón el 26%, el petróleo el 1% y la electricidad el 3% restante. Reemplazar el gas natural como materia prima para la producción de amoníaco por hidrógeno producido a partir de fuentes de energía renovable ofrece, en teoría, el potencial para producir fertilizantes nitrogenados libres de carbono.

En la actualidad, el hidrógeno combustible es una interesante opción que permitiría continuar con el desarrollo de tecnologías sustentables. Puede ser un factor crítico en lograr una sociedad con menores emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en el largo plazo. Sin embargo, aún quedan varios desafíos por resolver. Uno de ellos es la competitividad económica de la electrólisis, la cual depende fuertemente de la disponibilidad de fuentes de energía renovables.

Hoy se producen anualmente cerca de 70 millones de toneladas de hidrógeno (H2), siendo su origen principalmente la reformación de gas natural (76%) y de la gasificación del carbón (23%). Estos procesos son de menor costo (con un costo nivelado de alrededor de US$ 2/kg H2), pero utilizan recursos no renovables con emisiones de GEI relacionadas con su producción.

La electrólisis es otra alternativa de producción de hidrógeno bastante menos común. Consiste en que a través de un electrolizador separa las moléculas del agua (H2O) con electricidad. Actualmente la electrólisis se ha vuelto un poco más competitiva por la introducción de las energías renovables intermitentes, que permiten la generación de combustible limpio y han logrado disminuir los precios de la energía eléctrica, que es uno de los principales costos operacionales.

No obstante, de todas formas, el costo nivelado (la división entre la suma de todos los costos en valor presente y la suma de toda la producción de hidrógeno en valor presente) de la producción de hidrógeno en Chile hoy es cercano a los US$ 4,5/kg H2 (más del doble del precio del H2 sacado a partir del gas natural).

A pesar de que la producción de hidrógeno mediante la electrólisis aún no es económica, este aspecto tiene buenas proyecciones de mejorar en el tiempo, debido al bajo costo de las energías renovables. Sin embargo, otros aspectos de la cadena de suministro del hidrógeno no tienen tan buenas perspectivas, como lo son el almacenamiento y el transporte de hidrógeno.

De hidrógeno verde a amoníaco verde

El principal problema es que el H2 es muy volátil y su densidad energética por unidad de volumen es relativamente baja. Esto quiere decir que se necesita bastante espacio para almacenarlo en forma gaseosa, por lo que es mejor almacenarlo en forma líquida. Pero para almacenar H2 en forma líquida se requiere ya sea de grandes presiones o de temperaturas muy bajas, lo que lo hace bastante inviable desde el punto de vista económico hoy.

Una posible solución al problema antes planteado es transformar el hidrógeno en amoníaco (NH3) al momento de producirlo, de modo de almacenarlo y transportarlo en forma de amoníaco. Esto tiene la ventaja de que el almacenamiento y transporte de amoníaco, que ha sido desarrollado desde hace muchas décadas, ya es un tema relativamente resuelto de manera económica y segura.

En la última década, el amoníaco verde se ha visualizado como una forma de almacenar energía renovable de manera simple y segura, y como una fuente renovable de hidrógeno verde. La economía del amoníaco verde se basa en el alto potencial del amoníaco para reemplazar los combustibles fósiles en muchas aplicaciones, puesto que actúa como un vector energético, igual que el hidrógeno. También, como el hidrógeno, puede usarse directamente en vehículos pesados, buques, equipamiento pesado de minería, etc.

Chile tiene una gran oportunidad en el amoníaco para impulsar el desarrollo de hidrógeno verde. Por eso, el momento de estudiar las opciones existentes para su implementación en el transporte y almacenamiento del hidrógeno es ahora.