La minería del oro: ¿Qué detección de gases necesito?

¿Cómo se extrae el oro?

El oro es una sustancia rara que equivale a 3 partes por billón de la capa exterior de la tierra, y la mayor parte del oro disponible en el mundo procede de Australia. El oro, como el hierro, el cobre y el plomo, es un metal. Existen dos formas principales de extracción de oro: a cielo abierto y subterránea. La minería a cielo abierto implica el uso de equipos de movimiento de tierras para retirar la roca de desecho del yacimiento mineral que se encuentra encima, y luego se realiza la extracción de la sustancia restante. Este proceso requiere que los residuos y el mineral sean golpeados en grandes volúmenes para romper los residuos y el mineral en tamaños adecuados para su manipulación y transporte tanto a los vertederos como a las trituradoras de mineral. La otra forma de extracción de oro es el método más tradicional de minería subterránea. En este método, los pozos verticales y los túneles en espiral transportan a los trabajadores y al equipo dentro y fuera de la mina, proporcionando ventilación y transportando la roca estéril y el mineral a la superficie.

Detección de gases en la minería

En relación con la detección de gases, el proceso de salud y seguridad en las minas ha evolucionado considerablemente a lo largo del último siglo, desde el uso rudimentario de las pruebas de mechas de metano, los canarios cantores y la seguridad de las llamas hasta las tecnologías y los procesos de detección de gases modernos que conocemos. Garantizar la utilización del tipo correcto de equipo de detección, ya sea fijo o portátilantes de entrar en estos espacios. La utilización adecuada del equipo garantizará que los niveles de gas se controlen con precisión, y que los trabajadores sean alertados de las concentraciones peligrosas concentraciones peligrosas en la atmósfera a la primera oportunidad.

¿Cuáles son los riesgos del gas y cuáles son los peligros?

Los peligros a los que se enfrentan quienes trabajan en la industria minera son varios riesgos y enfermedades profesionales potenciales, así como la posibilidad de sufrir lesiones mortales. Por ello, es importante conocer los entornos y los peligros a los que pueden estar expuestos.

Oxígeno (O2)

El oxígeno (O2), normalmente presente en el aire en un 20,9%, es esencial para la vida humana. Hay tres razones principales por las que el oxígeno supone una amenaza para los trabajadores de la industria minera. Entre ellas se encuentran Deficiencias o enriquecimiento de oxígenoLa falta de oxígeno puede impedir que el cuerpo humano funcione y que el trabajador pierda el conocimiento. A menos que el nivel de oxígeno pueda restablecerse a un nivel medio, el trabajador corre el riesgo de morir. Una atmósfera es deficitaria cuando la concentración de O2 es inferior al 19,5%. En consecuencia, un ambiente con demasiado oxígeno es igualmente peligroso, ya que constituye un riesgo muy elevado de incendio y explosión. Se considera que existe cuando el nivel de concentración de O2 es superior al 23,5%.

Monóxido de carbono (CO)

En algunos casos, puede haber altas concentraciones de monóxido de carbono (CO). Entre los entornos en los que esto puede ocurrir se encuentra el incendio de una casa, por lo que el servicio de bomberos corre el riesgo de intoxicación por CO. En este entorno puede haber hasta un 12,5% de CO en el aire, que cuando el monóxido de carbono se eleva hasta el techo con otros productos de la combustión y cuando la concentración alcanza el 12,5% en volumen, esto sólo conducirá a una cosa, llamada flashover. Esto es cuando todo el conjunto se enciende como combustible. Aparte de los objetos que caen sobre el servicio de bomberos, éste es uno de los peligros más extremos a los que se enfrentan cuando trabajan dentro de un edificio en llamas. Debido a que las características del CO son tan difíciles de identificar, es decir, es un gas incoloro, inodoro, insípido y venenoso, es posible que tarde en darse cuenta de que tiene una intoxicación por CO. Los efectos del CO pueden ser peligrosos, ya que el CO impide que el sistema sanguíneo transporte eficazmente el oxígeno por el cuerpo, concretamente a los órganos vitales como el corazón y el cerebro. Por lo tanto, altas dosis de CO pueden causar la muerte por asfixia o por falta de oxígeno en el cerebro. Según las estadísticas del Ministerio de Sanidad, el indicio más común de intoxicación por CO es el dolor de cabeza, ya que el 90% de los pacientes lo declaran como un síntoma, y el 50% declara tener náuseas y vómitos, así como vértigo. La confusión y los cambios de conciencia y la debilidad representan el 30% y el 20% de los informes.

Sulfuro de hidrógeno (H2S)

El sulfuro de hidrógeno (H2S) es un gas incoloro e inflamable con un olor característico a huevos podridos. Puede entrar en contacto con la piel y los ojos. Sin embargo, el sistema nervioso y el sistema cardiovascular son los más afectados por el sulfuro de hidrógeno, que puede provocar una serie de síntomas. Una sola exposición a altas concentraciones puede provocar rápidamente dificultades respiratorias y la muerte.

Dióxido de azufre (SO2)

El dióxido de azufre (SO2) puede causar varios efectos nocivos en los sistemas respiratorios, en particular en el pulmón. También puede causar irritación de la piel. El contacto de la piel con (SO2) provoca dolor punzante, enrojecimiento de la piel y ampollas. El contacto de la piel con el gas comprimido o el líquido puede provocar congelación. El contacto con los ojos provoca lagrimeo y, en casos graves, ceguera.

Metano (CH4)

El metano (CH4) es un gas incoloro y altamente inflamable cuyo componente principal es el gas natural. Los niveles elevados de (CH4) pueden reducir la cantidad de oxígeno respirado del aire, lo que puede provocar cambios de humor, dificultad para hablar, problemas de visión, pérdida de memoria, náuseas, vómitos, enrojecimiento facial y dolor de cabeza. En casos graves, puede haber cambios en la respiración y el ritmo cardíaco, problemas de equilibrio, entumecimiento y pérdida de conocimiento. Aunque, si la exposición es durante un periodo más largo, puede resultar mortal.

Hidrógeno (H2)

El gas hidrógeno es un gas incoloro, inodoro e insípido más ligero que el aire. Al ser más ligero que el aire, flota por encima de nuestra atmósfera, lo que significa que no se encuentra de forma natural, sino que debe crearse. El hidrógeno supone un riesgo de incendio o explosión, así como un riesgo de inhalación. Las altas concentraciones de este gas pueden provocar un ambiente con falta de oxígeno. Las personas que respiran una atmósfera así pueden experimentar síntomas como dolores de cabeza, zumbidos en los oídos, mareos, somnolencia, pérdida de conocimiento, náuseas, vómitos y depresión de todos los sentidos.

Amoníaco (NH3)

El amoníaco (NH3) es uno de los productos químicos más utilizados a nivel mundial que se produce tanto en el cuerpo humano como en la naturaleza. Aunque se crea de forma natural (NH3) es corrosivo, lo que supone una preocupación para la salud. Una alta exposición en el aire puede provocar quemaduras inmediatas en los ojos, la nariz, la garganta y las vías respiratorias. Los casos más graves pueden provocar ceguera.

Otros riesgos del gas

Aunque el cianuro de hidrógeno (HCN) no persiste en el medio ambiente, el almacenamiento, la manipulación y la gestión de residuos inadecuados pueden suponer un grave riesgo para la salud humana, así como efectos en el medio ambiente. El cianuro interfiere en la respiración humana a niveles celulares que pueden provocar efectos agudos y de servicio, como respiración rápida, temblores y asfixia.

La exposición a las partículas diésel puede producirse en las minas subterráneas como resultado de los equipos móviles con motor diésel utilizados para la perforación y el transporte. Aunque las medidas de control incluyen el uso de combustible diésel con bajo contenido de azufre, el mantenimiento de los motores y la ventilación, las implicaciones para la salud incluyen un riesgo excesivo de cáncer de pulmón.

Productos que pueden ayudar a protegerse

Crowcon ofrece una gama de detección de gases que incluye productos portátiles y fijos, todos ellos adecuados para la detección de gases en la industria minera.

Para saber más, visite nuestra página sobre el sector aquí.

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Electrólisis de hidrógeno

En la actualidad, la tecnología más desarrollada comercialmente para producir hidrógeno es la electrolisis. La electrólisis es una vía optimista para la producción de hidrógeno sin carbono a partir de recursos renovables y nucleares. La electrólisis del agua es la descomposición del agua (_H2O) en sus componentes básicos, hidrógeno (_H2) y oxígeno (_O2), mediante el paso de corriente eléctrica. El agua es una fuente completa para producir hidrógeno y el único subproducto liberado durante el proceso es el oxígeno. Este proceso utiliza energía eléctrica que puede almacenarse como energía química en forma de hidrógeno.

¿Cuál es el proceso?

Para producir hidrógeno, la electrólisis convierte la energía eléctrica en energía química almacenando electrones en enlaces químicos estables. Al igual que las pilas de combustible, los electrolizadores se componen de un ánodo y un cátodo separados por un electrolito acuoso según el tipo de material electrolítico del que se trate y la especie iónica que conduzca. El electrolito es una parte obligatoria ya que el agua pura no tiene la capacidad de transportar suficiente carga al carecer de iones. En el ánodo, el agua se oxida en gas oxígeno e iones de hidrógeno. Mientras que en el cátodo, el agua se reduce a gas hidrógeno e iones de hidróxido. En la actualidad existen tres tecnologías de electrólisis principales.

Electrolizadores alcalinos (AEL)

Esta tecnología se utiliza a escala industrial desde hace más de 100 años. Los electrolizadores alcalinos funcionan mediante el transporte de iones de hidróxido (OH-) a través del electrolito desde el cátodo hasta el ánodo, generándose hidrógeno en el lado del cátodo. Los electrolizadores, que funcionan a 100°-150°C, utilizan una solución alcalina líquida de hidróxido de sodio o de potasio (KOH) como electrolito. En este proceso, el ánodo y el cátodo se separan mediante un diafragma que impide que se vuelvan a mezclar. En el cátodo, el agua se divide para formar H2 y libera aniones de hidróxido que atraviesan el diafragma para recombinarse en el ánodo, donde se produce oxígeno. Al tratarse de una tecnología bien establecida, su coste de producción es relativamente bajo y proporciona una estabilidad a largo plazo. Sin embargo, tiene un cruce de gases que puede comprometer su grado de pureza y requiere el uso de un electrolito líquido corrosivo.

Electrolizadores de membrana electrolítica de polímero (PEM)

La membrana electrolítica de polímero es la última tecnología utilizada comercialmente para producir hidrógeno. En un electrolizador PEM, el electrolito es un material plástico sólido especial. Los electrolizadores PEM funcionan a 70°-90°C. En este proceso, el agua reacciona en el ánodo para formar oxígeno e iones de hidrógeno con carga positiva (protones). Los electrones fluyen a través de un circuito externo y los iones de hidrógeno se mueven selectivamente a través del PEM hasta el cátodo. En el cátodo, los iones de hidrógeno se combinan con los electrones del circuito externo para formar gas hidrógeno. En comparación con el AEL hay varias ventajas: la pureza del gas producto es alta en una operación de carga parcial, el diseño del sistema es compacto y tiene una respuesta rápida del sistema. Sin embargo, el coste de los componentes es alto y la durabilidad es baja.

Electrolizadores de óxido sólido (SOE)

Los electrolizadores AEL y PEM se conocen como electrolizadores de baja temperatura (LTE). Sin embargo, el electrolizador de óxido sólido (SOE) se conoce como electrolizador de alta temperatura (HTE). Esta tecnología se encuentra aún en fase de desarrollo. En el SOE, se utiliza material cerámico sólido como electrolito que conduce iones de oxígeno (_O2-) cargados negativamente a temperaturas elevadas, generando hidrógeno de una forma ligeramente diferente. A una temperatura de entre 700° y 800°C, el vapor del cátodo se combina con los electrones del circuito externo para formar hidrógeno gaseoso e iones de oxígeno cargados negativamente. Los iones de oxígeno atraviesan la membrana cerámica sólida y reaccionan en el ánodo para formar gas oxígeno y generar electrones para el circuito externo. Las ventajas de esta tecnología es que combina un alto rendimiento térmico y energético, además de producir bajas emisiones a un coste relativamente bajo. Aunque, debido al elevado calor y potencia necesarios, el tiempo de puesta en marcha es más largo.

¿Por qué se considera el hidrógeno como combustible alternativo?

El hidrógeno se considera un combustible alternativo según la Ley de Política Energética de 1992. El hidrógeno producido por electrólisis puede aportar cero emisiones de gases de efecto invernadero, dependiendo de la fuente de electricidad utilizada. Esta tecnología se está buscando para trabajar con opciones de energía renovable (eólica, solar, hidroeléctrica, geotérmica) y nuclear para permitir una emisión prácticamente nula de gases de efecto invernadero y otros contaminantes. Aunque, este tipo de producción requerirá que el coste se reduzca significativamente para ser competitivo con las vías más maduras basadas en el carbono, como el reformado del gas natural. Existe un potencial de sinergia con la generación de energía renovable. El combustible de hidrógeno y la generación de energía eléctrica podrían distribuirse y ubicarse en parques eólicos, lo que permitiría la flexibilidad de cambiar la producción para adaptarla mejor a la disponibilidad de recursos con las necesidades operativas del sistema y los factores del mercado.

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Blue Hydrogen - Una visión general

¿Qué es el hidrógeno?

El hidrógeno es una de las fuentes de gas más abundantes, ya que aporta aproximadamente el 75% del gas de nuestro sistema solar. El hidrógeno se encuentra en varias cosas, como la luz, el agua, el aire, las plantas y los animales; sin embargo, a menudo se combina con otros elementos. La combinación más conocida es con el oxígeno para formar el agua. El hidrógeno es un gas incoloro, inodoro e insípido, más ligero que el aire. Como es mucho más ligero que el aire, asciende en nuestra atmósfera, lo que significa que no se encuentra de forma natural a nivel del suelo, sino que hay que crearlo. Esto se hace separándolo de otros elementos y recogiendo el gas.

¿Qué es el hidrógeno azul?

El hidrógeno azul se ha descrito como "hidrógeno bajo en carbono" debido a que el proceso de reformado con vapor (SMR) no requiere la liberación de gases de efecto invernadero. El hidrógeno azul se produce a partir de fuentes de energía no renovables cuando el gas natural se divide en hidrógeno y dióxido de carbono (_CO2) mediante el reformado de metano con vapor (SMR) o el autorreformado térmico (ATR), y el_CO2 se captura y almacena. Este proceso captura los gases de efecto invernadero, mitigando así cualquier impacto sobre el medio ambiente. El SMR es el método más común para producir hidrógeno a granel y contribuye a la mayor parte de la producción mundial. Este método utiliza un reformador, que hace reaccionar vapor a una temperatura y presión elevadas con metano, así como un catalizador de níquel, lo que da lugar a la producción de hidrógeno y monóxido de carbono. A continuación, el monóxido de carbono se combina con más vapor, lo que da lugar a más hidrógeno y dióxido de carbono. El proceso de "captura" se completa mediante la Captura, Uso y Almacenamiento de Carbono (CCUS). Alternativamente, el reformado autotérmico utiliza oxígeno y dióxido de carbono o vapor para reaccionar con el metano y formar hidrógeno. El inconveniente de estos dos métodos es que producen dióxido de carbono como subproducto, por lo que la captura y almacenamiento de carbono (CCS) es esencial para atrapar y almacenar este carbono.

La escala de la producción de hidrógeno

La tecnología de reformado de gas natural disponible en la actualidad se presta a la fabricación industrial de hidrógeno a gran escala. Un reformador de metano de categoría mundial puede producir 200 millones de pies cúbicos estándar (MSCF) de hidrógeno al día. Esto equivale a la cantidad de hidrógeno necesaria para mantener una zona industrial o repostar 10.000 camiones. Se necesitarían unos 150 para sustituir por completo el suministro de gas natural del Reino Unido, que utiliza el 2,1% del gas natural mundial.

Producción a escala industrial de bl hidrógeno azul ya es posible hoy en día, sin embargo, las mejoras en la producción y la eficiencia conducirían a una mayor reducción de los costes. En la mayoría de los países que producen hidrógeno, el blue se produce actualmente a un coste inferior al verde, que aún se encuentra en las primeras fases de su desarrollo. Con las disposiciones adicionales de la política de_CO2 y los incentivos al hidrógeno, la demanda de hidrógeno seguirá aumentando y con ello ganará en tracción, aunque esto requeriría actualmente tecnologías de producción de hidrógeno.

¿Ventajas del hidrógeno azul?

Al producir hidrógeno azul sin necesidad de generar la electricidad necesaria para la producción de hidrógeno verde, el hidrógeno azul podría ayudar a conservar la escasa tierra disponible, así como a acelerar el cambio hacia una energía baja en carbono sin obstáculos relacionados con las necesidades de suelo.

Actualmente, el hidrógeno azul es menos caro que el verde. Se calcula que la producción de hidrógeno azul cuesta alrededor de 1,50 dólares por kilogramo o menos si se utiliza gas natural de bajo coste. Comparativamente, el hidrógeno verde cuesta hoy más del doble de esa cantidad, y su reducción requiere mejoras significativas en la electrólisis y electricidad de muy bajo coste.

¿Desventajas del hidrógeno azul?

Los precios del gas natural van en aumento. Los investigadores estadounidenses, al estudiar el impacto medioambiental del hidrógeno azul a lo largo de todo su ciclo de vida, han descubierto que las emisiones de metano producidas al extraer y quemar el gas natural fósil son mucho menores que las del hidrógeno azul debido a la eficiencia de su fabricación. Para producir hidrógeno azul es necesario extraer más metano. Además, tiene que pasar por reformadores, tuberías y barcos, lo que supone más posibilidades de fugas. Esta investigación indica que la producción de hidrógeno azul es actualmente un 20% peor para el clima que el simple uso de gas fósil.

El proceso de fabricación del hidrógeno azul también requiere mucha energía. Por cada unidad de calor que contiene el gas natural al inicio del proceso, sólo el 70-75% de ese calor potencial permanece en el producto de hidrógeno. En otras palabras, si el hidrógeno se utiliza para calentar un edificio, se necesita un 25% más de gas natural para producir hidrógeno azul que si se utilizara directamente para calefacción.

¿Es el hidrógeno el futuro?

El potencial de esta iniciativa podría aumentar el uso del hidrógeno, lo que podría contribuir a descarbonizar el sector industrial de la zona. El hidrógeno se suministraría a los clientes para ayudar a reducir las emisiones de la calefacción doméstica, los procesos industriales y el transporte, así como las emisiones de CO₂ se capturaría y transportaría a un lugar seguro de almacenamiento en alta mar. Esto también podría atraer importantes inversiones a la comunidad, apoyar el empleo existente y estimular la creación de puestos de trabajo locales. En definitiva, para que la industria del hidrógeno azul contribuya de forma significativa a la descarbonización, deberá construir y explotar una infraestructura que aproveche todo su potencial de reducción de emisiones.

Para más información, visite nuestra página sobre la industria y eche un vistazo a otros recursos sobre el hidrógeno:

¿Qué hay que saber sobre el hidrógeno?

Los peligros del hidrógeno

Hidrógeno verde - Una visión general

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¿Qué es el hidrógeno?

El hidrógeno es una de las fuentes de gas más abundantes, ya que aporta aproximadamente el 75% del gas de nuestro sistema solar. El hidrógeno se encuentra en varias cosas, como la luz, el agua, el aire, las plantas y los animales, pero a menudo se combina con otros elementos. La combinación más conocida es con el oxígeno para formar el agua. El hidrógeno es un gas incoloro, inodoro e insípido, más ligero que el aire. Como es mucho más ligero que el aire, asciende en nuestra atmósfera, lo que significa que no se encuentra de forma natural a nivel del suelo, sino que hay que crearlo. Esto se hace separándolo de otros elementos y recogiendo el gas.

¿Qué es el hidrógeno verde?

El hidrógeno verde se produce utilizando electricidad para alimentar un electrolizador que separa el hidrógeno de la molécula de agua produciendo oxígeno como subproducto. El exceso de electricidad puede utilizarse mediante electrólisis para crear gas de hidrógeno que puede almacenarse para el futuro. Esencialmente, si la electricidad utilizada para alimentar los electrolizadores procede de fuentes renovables como la eólica, la solar o la hidráulica, o si procede de la energía nuclear -fisión o fusión-, el hidrógeno producido es verde, en el que las únicas emisiones de carbono son las incorporadas a la infraestructura de generación. Los electrolizadores son la tecnología más importante para sintetizar combustible de hidrógeno con cero emisiones de carbono a partir de energías renovables, lo que se conoce como hidrógeno verde. El hidrógeno verde y sus derivados son una solución esencial para la descarbonización de los sectores de la industria pesada y los expertos sugieren que constituirá hasta el 25% del uso total de energía final en una economía neta cero.

Ventajas del hidrógeno verde

Es 100% sostenible, ya que no emite gases contaminantes ni en la combustión ni en la producción. El hidrógeno puede almacenarse fácilmente, lo que permite utilizarlo posteriormente para otros fines y/o en el momento de su producción. El hidrógeno verde puede convertirse en electricidad o en gas de síntesis y puede utilizarse para diversos fines domésticos, comerciales, industriales o de movilidad. Además, el hidrógeno puede mezclarse con el gas natural en una proporción de hasta el 20% sin necesidad de modificar la infraestructura principal de gas o los aparatos de gas.

Desventajas del hidrógeno verde

Aunque el hidrógeno es 100% sostenible, actualmente tiene un coste más elevado que los combustibles fósiles, ya que la energía renovable es más cara de producir. La producción global de hidrógeno requiere más energía que la de otros combustibles, por lo que, a menos que la electricidad necesaria para producir hidrógeno proceda de una fuente renovable, todo el proceso de producción puede ser contraproducente. Además, el hidrógeno es un gas altamente inflamable, por lo que es imprescindible adoptar amplias medidas de seguridad para evitar fugas y explosiones.

¿Qué es la Catapulta Verde del Hidrógeno (GHC) y qué pretende conseguir?

Los miembros de la Catapulta del Hidrógeno Verde (GHC) son una coalición de líderes con la ambición de ampliar y hacer crecer el desarrollo del hidrógeno verde. A partir de noviembre de 2021, han anunciado el compromiso de desarrollar 45 GW de electrolizadores con financiación garantizada para 2026, con una puesta en marcha adicional prevista para 2027. Se trata de una ambición mucho mayor, ya que el objetivo inicial fijado por la coalición en el momento de su lanzamiento en diciembre de 2020 era de 25 GW. El hidrógeno verde se ha considerado un elemento fundamental para crear un futuro energético sostenible, además de ser una de las mayores oportunidades de negocio de los últimos tiempos. Y se ha dicho que es la clave para permitir la descarbonización de sectores como la fabricación de acero, el transporte marítimo y la aviación.

¿Por qué el hidrógeno se considera un futuro más limpio?

Vivimos en un mundo en el que uno de los objetivos colectivos de sostenibilidad es descarbonizar el combustible que utilizamos para 2050. Para conseguirlo, descarbonizar la producción de una fuente de combustible importante como el hidrógeno, dando lugar al hidrógeno verde, es una de las estrategias clave, ya que la producción de hidrógeno no verde es actualmente responsable de más del 2 % del total de las emisiones mundiales de CO2. Durante la combustión, se rompen los enlaces químicos y los elementos constitutivos se combinan con el oxígeno. Tradicionalmente, el gas metano ha sido el gas natural elegido, ya que el 85% de los hogares y el 40% de la electricidad del Reino Unido dependen del gas natural. El metano es un combustible más limpio que el carbón, pero cuando se quema se produce dióxido de carbono como producto de desecho que, al entrar en la atmósfera, empieza a contribuir al cambio climático. El gas hidrógeno, cuando se quema, sólo produce vapor de agua como producto de desecho, que no tiene potencial de calentamiento global.

El Gobierno del Reino Unido ha considerado que el uso del hidrógeno como combustible y, por tanto, de los hogares de hidrógeno, es una forma de avanzar hacia un modo de vida más ecológico, y ha establecido el objetivo de una economía del hidrógeno próspera para 2030. Por su parte, Japón, Corea del Sur y China están a punto de avanzar considerablemente en el desarrollo de la economía del hidrógeno, con objetivos que superarán a los del Reino Unido en 2030. Del mismo modo, la Comisión Europea ha presentado una estrategia sobre el hidrógeno en la que éste podría sustentar el 24% de la energía europea en 2050.

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Los peligros del hidrógeno

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¿Qué hay que saber sobre el hidrógeno?

El hidrógeno, junto con otras energías renovables y el gas natural, desempeña un papel cada vez más importante en el panorama de las energías limpias. El hidrógeno se encuentra en diversos elementos, como la luz, el agua, el aire, las plantas y los animales, pero a menudo se combina con otras sustancias químicas.

¿Qué es el hidrógeno y cuáles son sus beneficios?

Históricamente, el hidrógeno gaseoso se ha utilizado como componente del combustible para cohetes, así como en turbinas de gas para producir electricidad o para quemar para hacer funcionar motores de combustión para la generación de energía. En la industria del petróleo y el gas, el exceso de hidrógeno procedente del reformado catalítico de la nafta se ha utilizado como combustible para otras operaciones unitarias.

El gas hidrógeno es un gas incoloro, inodoro e insípido más ligero que el aire. Al ser más ligero que el aire, flota por encima de nuestra atmósfera, lo que significa que no se encuentra de forma natural, sino que hay que crearlo. Esto se hace separándolo de otros elementos y recogiendo el vapor. La electrólisis se lleva a cabo tomando el líquido, normalmente agua, y separándolo de las sustancias químicas que contiene. En el agua, las moléculas de hidrógeno y oxígeno se separan dejando dos enlaces de hidrógeno y uno de oxígeno. Los átomos de hidrógeno forman un gas que se captura y se almacena hasta que se necesite, los átomos de oxígeno se liberan en el aire, ya que no hay más uso. El gas de hidrógeno que se produce no tiene ningún impacto perjudicial en el medio ambiente, por lo que muchos expertos creen que es el futuro.

Por qué el hidrógeno se considera un futuro más limpio.

Para producir energía se quema un combustible que es una sustancia química. Este proceso suele implicar la ruptura de enlaces químicos y su combinación con el oxígeno. Tradicionalmente, el gas metano ha sido el gas natural elegido, ya que el 85% de los hogares y el 40% de la electricidad del Reino Unido dependen del gas. El metano se consideraba un gas más limpio que el carbón, pero cuando se quema se produce dióxido de carbono como producto de desecho, lo que contribuye al cambio climático. El gas hidrógeno, cuando se quema, sólo produce vapor de agua como producto de desecho, ya que éste es un recurso natural.

La diferencia entre el hidrógeno azul y el verde.

El hidrógeno azul se produce a partir de fuentes de energía no renovables, a través de dos métodos: Vapor o Autotérmico. El reformado de metano por vapor es el más común para producir hidrógeno a granel. Este método utiliza un reformador que produce vapor a alta temperatura y presión y se combina con metano y un catalizador de níquel para producir hidrógeno y monóxido de carbono. Sin embargo, el reformado autotérmico utiliza el mismo proceso con oxígeno y dióxido de carbono. Ambos métodos producen carbono como subproducto.

El hidrógeno verde se produce utilizando electricidad para alimentar un electrolizador que separa el hidrógeno de la molécula de agua produciendo oxígeno como subproducto. También permite que el exceso de electricidad a la electrólisis para crear gas hidrógeno que puede ser almacenado para el futuro.

Las características que presenta el hidrógeno han sentado un precedente para el futuro de la energía. El Gobierno del Reino Unido ha considerado que se trata de una forma de vida más ecológica y ha establecido el objetivo de una economía del hidrógeno próspera para 2030. Por su parte, Japón, Corea del Sur y China están en vías de realizar importantes avances en el desarrollo del hidrógeno y se han fijado objetivos similares a los del Reino Unido para 2030. Asimismo, la Comisión Europea ha presentado una estrategia sobre el hidrógeno en la que éste podría aportar el 24% de la energía mundial en 2050.

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Cómo el hidrógeno ayuda a las industrias del gas y del acero a ser ecológicas

El hidrógeno verde, extraído de fuentes de energía renovables y de baja emisión de carbono, puede desempeñar un papel crucial para acercar a una empresa -o a un país- a la neutralidad de carbono. Entre las aplicaciones más comunes en las que se puede utilizar el hidrógeno verde se encuentran:

Pilas de combustible para vehículos eléctricos
A medida que el hidrógeno en la mezcla de gas de tubería
En las refinerías de "acero verde" que queman hidrógeno como fuente de calor en lugar de carbón
En los buques portacontenedores impulsados por amoníaco líquido que se fabrica a partir de hidrógeno
En las turbinas eléctricas de hidrógeno que pueden generar electricidad en los momentos de máxima demanda

En este artículo se analizará el uso del hidrógeno en la mezcla de gas en gasoductos y en las refinerías de acero ecológico.

Inyección de hidrógeno en las tuberías

Los gobiernos y las empresas de servicios públicos de todo el mundo están estudiando las posibilidades de inyectar hidrógeno en sus redes de gas natural para reducir el consumo de combustibles fósiles y limitar las emisiones. De hecho, la inyección de hidrógeno en los gasoductos figura ahora en las estrategias nacionales de hidrógeno de la UE, Australia y el Reino Unido, y la estrategia de hidrógeno de la UE especifica la introducción del hidrógeno en las redes nacionales de gas para 2050.

Desde el punto de vista medioambiental, añadir hidrógeno al gas natural tiene el potencial de reducir significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero, pero para lograrlo, el hidrógeno debe producirse a partir de fuentes de energía bajas en carbono y renovables. Por ejemplo, el hidrógeno generado a partir de la electrólisis, los biorresiduos o las fuentes de combustibles fósiles que utilizan la captura y el almacenamiento de carbono (CCS).

De forma similar, los países que aspiran a desarrollar una economía verde del hidrógeno pueden recurrir a la inyección en la red para estimular la inversión y desarrollar nuevos mercados. En un esfuerzo por poner en marcha su plan de hidrógeno renovable, Australia Occidental está planeando introducir al menos un 10% de hidrógeno renovable en sus gasoductos y redes, y adelantar los objetivos del estado según su estrategia de hidrógeno renovable de 2040 a 2030.

En términos volumétricos, el hidrógeno tiene una densidad energética mucho menor que el gas natural, por lo que los usuarios finales de una mezcla de gas necesitarían un mayor volumen de gas para conseguir el mismo valor calorífico que los que utilizan gas natural puro. En pocas palabras, una mezcla de hidrógeno del 5% en volumen no se traduce directamente en una reducción del 5% del consumo de combustibles fósiles.

¿Existe algún riesgo de seguridad en la mezcla de hidrógeno en nuestro suministro de gas? Examinemos el riesgo:

El hidrógeno tiene un LEL inferior al del gas natural, por lo que existe un mayor riesgo de generar una atmósfera inflamable con las mezclas de gases.
El hidrógeno tiene una energía de ignición inferior a la del gas natural y un amplio rango de inflamabilidad (del 4% al 74% en el aire), por lo que existe un mayor riesgo de explosión
Las moléculas de hidrógeno son pequeñas y se mueven con rapidez, por lo que cualquier fuga de gas mezclado se extenderá más rápido y con mayor amplitud que en el caso del gas natural.

En el Reino Unido, la calefacción doméstica e industrial representa la mitad del consumo energético y un tercio de las emisiones de carbono. Desde 2019, está en marcha el primer proyecto del Reino Unido para inyectar hidrógeno en la red de gas, con ensayos que tienen lugar en la Universidad de Keele. El proyecto HyDeploy tiene como objetivo inyectar hasta un 20% de hidrógeno y mezclarlo con el suministro de gas existente para calentar bloques de viviendas y campus sin cambiar los electrodomésticos ni las tuberías de gas. En este proyecto, los detectores de gas y el analizador de gases de combustión de Crowcon se están utilizando para identificar el impacto de la mezcla de hidrógeno en términos de detección de fugas de gas. El analizador de gases de combustión Sprint Pro de Crowcon se utiliza para evaluar la eficiencia de las calderas.

Crowcon Sprint Pro es un analizador de gases de combustión de calidad profesional, con características adaptadas a las necesidades de los profesionales de la climatización, un diseño robusto, una completa selección de accesorios y 5 años de garantía. Más información sobre Sprint Pro aquí.

El hidrógeno en la industria del acero

La producción tradicional de hierro y acero se considera uno de los mayores emisores de contaminantes ambientales, incluidos los gases de efecto invernadero y el polvo fino. Los procesos de fabricación del acero dependen en gran medida de los combustibles fósiles, de los que los productos del carbón representan el 78%. Por ello, no es de extrañar que la industria siderúrgica emita alrededor del 10% de todas las emisiones mundiales de CO2 relacionadas con los procesos y la energía.

El hidrógeno puede ser una alternativa para las empresas siderúrgicas que quieran reducir drásticamente sus emisiones de carbono. Varios fabricantes de acero de Alemania y Corea ya están reduciendo las emisiones mediante un método de fabricación de acero con reducción de hidrógeno que utiliza hidrógeno, no carbón, para fabricar acero. Tradicionalmente, en la fabricación de acero se produce una cantidad importante de gas de hidrógeno como subproducto llamado gas de coque. Al hacer pasar ese gas de coque por un proceso denominado captura y almacenamiento de carbono (CCS), las plantas siderúrgicas pueden producir una cantidad significativa de hidrógeno azul, que puede utilizarse para controlar las temperaturas y evitar la oxidación durante la producción de acero.

Además, los fabricantes de acero están fabricando productos de acero específicos para el hidrógeno. Como parte de su nueva visión de convertirse en una empresa verde de hidrógeno, la siderúrgica coreana POSCO ha invertido mucho en el desarrollo de productos de acero para su uso en la producción, el transporte, el almacenamiento y la utilización del hidrógeno.

Dado que en las plantas siderúrgicas existen muchos riesgos de gases inflamables y tóxicos, es importante conocer la sensibilidad cruzada de los gases, ya que una falsa lectura de gases podría resultar fatal. Por ejemplo, un alto horno produce una gran cantidad de gas caliente, polvoriento, tóxico e inflamable compuesto por monóxido de carbono (CO) con algo de hidrógeno. Los fabricantes de detectores de gas que tienen experiencia en estos entornos conocen bien el problema de que el hidrógeno afecta a los sensores electroquímicos de CO, por lo que proporcionan sensores con filtro de hidrógeno como estándar a las instalaciones siderúrgicas.

Para saber más sobre la sensibilidad cruzada, consulte nuestro blog. Los detectores de gas Crowcon se utilizan en muchas instalaciones siderúrgicas de todo el mundo, y puede obtener más información sobre las soluciones Crowcon en la industria siderúrgica aquí.

Referencias:

Lainyección de hidrógeno en las redes de gas natural podría proporcionar la demanda estable que el sector necesita para desarrollarse (S&P Global Platts, 19 de mayo de 2020)
Australia Occidental invierte 22 millones de dólares en un plan de acción sobre el hidrógeno (Power Engineering, 14 de septiembre de 2020)
Hidrógeno verde en los gasoductos de gas natural: ¿Solución de descarbonización o sueño imposible? (Green Tech Media, 20 de noviembre de 2020)
Podría el hidrógeno aprovechar la infraestructura del gas natural? (Network Online, 17 mar 2016)
Acero, hidrógeno y energías renovables: ¿Extraños compañeros de cama? Quizás no... (Forbes.com, 15 de mayo de 2020)
POSCO ampliará la producción de hidrógeno a 5 mill. Toneladas para 2050 (Business Korea, 14 dic 202 0)http://https://www.crowcon.com/wp-content/uploads/2020/07/shutterstock_607164341-scaled.jpg

Los peligros del hidrógeno

Como combustible, el hidrógeno es altamente inflamable y las fugas generan un grave riesgo de incendio. Sin embargo, los incendios de hidrógeno son muy diferentes a los de otros combustibles. Cuando se producen fugas de combustibles e hidrocarburos más pesados, como la gasolina o el gasóleo, se acumulan cerca del suelo. En cambio, el hidrógeno es uno de los elementos más ligeros de la Tierra, por lo que cuando se produce una fuga el gas se dispersa rápidamente hacia arriba. Esto hace que la ignición sea menos probable, pero otra diferencia es que el hidrógeno se enciende y arde más fácilmente que la gasolina o el gasóleo. De hecho, incluso una chispa de electricidad estática procedente del dedo de una persona es suficiente para desencadenar una explosión cuando hay hidrógeno. La llama del hidrógeno también es invisible, por lo que es difícil determinar con precisión dónde está el "fuego" real, pero genera un calor radiante bajo debido a la ausencia de carbono y tiende a quemarse rápidamente.

El hidrógeno es inodoro, incoloro e insípido, por lo que las fugas son difíciles de detectar únicamente con los sentidos humanos. El hidrógeno no es tóxico, pero en ambientes cerrados, como las salas de almacenamiento de pilas, puede acumularse y provocar asfixia al desplazar al oxígeno. Este peligro puede contrarrestarse hasta cierto punto añadiendo odorantes al combustible de hidrógeno, lo que le confiere un olor artificial y alerta a los usuarios en caso de fuga. Pero como el hidrógeno se dispersa rápidamente, es poco probable que el odorante viaje con él. Las fugas de hidrógeno en interiores se acumulan rápidamente, al principio a la altura del techo y acaban llenando la habitación. Por lo tanto, la colocación de detectores de gas es clave para la detección precoz de una fuga.

El hidrógeno suele almacenarse y transportarse en tanques de hidrógeno licuado. La última preocupación es que, al estar comprimido, el hidrógeno líquido es extremadamente frío. Si el hidrógeno se escapa de su depósito y entra en contacto con la piel, puede provocar graves congelaciones o incluso la pérdida de las extremidades.

¿Qué tecnología de sensores es la mejor para detectar el hidrógeno?

Crowcon dispone de una amplia gama de productos para la detección de hidrógeno. Las tecnologías de sensores tradicionales para la detección de gases inflamables son los pellistores y los infrarrojos (IR). Los sensores de gas de pellistor (también llamados sensores de gas de perla catalítica) han sido la tecnología principal para la detección de gases inflamables desde la década de 1960 y puede leer más sobre los sensores de pellistor en nuestra página de soluciones. Sin embargo, su principal desventaja es que, en entornos con poco oxígeno, los sensores de pellistor no funcionan correctamente e incluso pueden fallar. En algunas instalaciones, los pellistores corren el riesgo de envenenarse o inhibirse, lo que deja a los trabajadores desprotegidos. Además, los sensores de pellistor no son a prueba de fallos, y un fallo del sensor no se detectará a menos que se aplique gas de prueba.

Los sensores de infrarrojos son una forma fiable de detectar hidrocarburos inflamables en entornos con poco oxígeno. No son susceptibles de ser envenenados, por lo que los IR pueden mejorar significativamente la seguridad en estas condiciones. Obtenga más información sobre los sensores IR en nuestra página de soluciones, y sobre las diferencias entre pellistores y sensores IR en el siguiente blog.

Al igual que los pellistores son susceptibles de envenenamiento, los sensores IR son susceptibles de sufrir fuertes choques mecánicos y térmicos y también se ven muy afectados por los cambios brutos de presión. Además, los sensores IR no pueden utilizarse para detectar el hidrógeno. Así que la mejor opción para la detección de gases inflamables de hidrógeno es la tecnología de sensores de espectrómetro de propiedades moleculares (MPS™). Esta no requiere calibración durante todo el ciclo de vida del sensor y, dado que el MPS detecta los gases inflamables sin riesgo de intoxicación o falsas alarmas, puede ahorrar significativamente el coste total de propiedad y reducir la interacción con las unidades, lo que se traduce en tranquilidad y menos riesgo para los operarios. La detección de gases por espectrómetro de propiedades moleculares se desarrolló en la Universidad de Nevada y es actualmente la única tecnología de detección de gases capaz de detectar múltiples gases inflamables, incluido el hidrógeno, de forma simultánea, muy precisa y con un único sensor.

Lea nuestro libro blanco para obtener más información sobre nuestra tecnología de sensores MPS y, si desea más información sobre la detección de gases de hidrógeno, visite nuestra página del sector y eche un vistazo a otros recursos sobre el hidrógeno:

¿Qué hay que saber sobre el hidrógeno?

Hidrógeno verde - Una visión general

Blue Hydrogen - Una visión general

Xgard Bright MPS detecta hidrógeno en aplicaciones de almacenamiento de energía

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Control y análisis de los gases de los vertederos

A medida que el reciclaje se generaliza, el uso de los vertederos se reduce, pero sigue siendo un medio importante de eliminación de residuos. Por ejemplo, las cifras de 2012-13 del Defra (Departamento de Medio Ambiente, Alimentación y Asuntos Rurales) para Inglaterra muestran que 8,51 millones de toneladas, o el 33,9%, de los residuos recogidos por las autoridades locales fueron a parar al vertedero.

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Calibración cruzada de los sensores de pelistor (llama catalítica)‡

Después de la frivolidad comparativa de la semana pasada, esta semana hablo de algo más serio.

Cuando se trata de detectar hidrocarburos, a menudo no disponemos de una botella de gas objetivo para realizar una calibración directa, por lo que utilizamos un gas sustituto y realizamos una calibración cruzada. Esto es un problema porque los pellistores dan respuestas relativas a diferentes gases inflamables a diferentes niveles. Así, con un gas de molécula pequeña como el metano, un pellistor es más sensible y da una lectura más alta que un hidrocarburo pesado como el queroseno.

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