Limitar el calentamiento global es uno de los mayores desafíos planetarios para mitigar las consecuencias de la crisis climática. Para esto la reducción sustancial de las emisiones de dióxido de carbono es fundamental, por lo que transitar hacia una nueva matriz energética se vuelve imperativo para hacer frente al mayor desafío del siglo XXI.

Escrito por Celeste Skewes, Ciencia en Chile.–

Mario Toledo es doctor en Ciencias de la Ingeniería, académico, investigador y candidato a la Rectoría de la Universidad Técnica Federico Santa María (UTFSM). En la siguiente entrevista el Dr. Toledo comenta sobre su investigación y desarrollo tecnológico en procesos térmicos y combustión, la producción de hidrógeno verde y la transición de la matriz energética de Chile.

Mario Toledo es doctor en Ciencias de la Ingeniería, académico, investigador y candidato a la Rectoría de la Universidad Técnica Federico Santa María (UTFSM).

 ¿Qué lo motiva para trabajar en la búsqueda de la eficiencia y nuevas fuentes energéticas?

Hasta el año 2006, fecha en el que finalicé mis estudios de doctorado, mi investigación se centró en el estudio y desarrollo de procesos térmicos, combustión y la producción de hidrógeno. Luego, cuando me sumé a la Universidad Técnica Federico Santa María, el año 2007, tuve la motivación especial de llevar este conocimiento al desarrollo tecnológico, es decir, llevar un producto de investigación a una tecnología que sea utilizada en procesos industriales. Con esta motivación, conformamos equipos de trabajo y obtuvimos fondos mediante proyectos de investigación, los cuales desarrollamos buscando siempre generar impacto en el sector productivo.

Nos ha ido muy bien, ya llevamos 15 años con nuestro grupo de investigación en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Técnica Federico Santa María, y continuamos desarrollando una serie de proyectos relevantes en el área.

Innovación al servicio de la sociedad: de panaderías hasta nuestros hogares

Entre los proyectos que hemos desarrollado está el de Impacta Energía, una iniciativa del Laboratorio de Gobierno en conjunto con el Ministerio de Energía en la que logramos desarrollar quemadores de uso eficiente de gas combustible a través de la tecnología de combustión en medios porosos inertes, los cuales se utilizan principalmente en los hornos de las panaderías. Esta iniciativa generó la creación de la empresa QUEMPIN, la que hoy forma parte de un spin off de la Universidad, es decir, es una empresa que nace desde la UTFSM.

Este es un proyecto muy ligado a la sociedad ya que el pan es parte de nuestra canasta básica de alimentos y las panaderías son pequeñas empresas, por lo general familiares, por lo que tiene un impacto relevante. Para llevar este producto tecnológico a los hornos de las panaderías nos asociamos con las empresas del gas combustible. Nosotros colocamos la tecnología, la empresa del gas coloca el combustible y la panadería recibe este beneficio. La respuesta de las panaderías fue extraordinaria, porque la mayoría de las panaderías en Chile usa leña como combustible. La leña es contaminante, pero mucho más barata que el gas combustible. A través de este proyecto incentivamos que usen el gas, que es más caro que la leña, sin embargo, cuando utilizan el gas lo usan de manera eficiente, la tecnología es eficiente. ¿Qué quiere decir eso? Que el costo de utilizar un gas combustible, que es menos contaminante que la leña, para ellos fue beneficioso, no les salió tan caro.

Otra iniciativa que hemos estado desarrollando es un proyecto FONDEF IDeA, donde nos juntamos en colaboración con la empresa Bosca, para el desarrollo de nuevas estufas de combustión de leña menos contaminantes. Aquí también utilizamos la tecnología de combustión de medios porosos inertes y hemos logrado ya con los primeros prototipos disminuir en al menos un 50% la emisión de material particulado.

Un tercer proyecto relevante que estamos desarrollando se relaciona con la producción de hidrógeno, y tenemos dos líneas de desarrollo. Una es la producción de hidrógeno a partir de energía solar para la gasificación de combustibles sólidos. Para esto estamos trabajando con biomasa renovable y también con carbón, cuyo uso hoy en día se está eliminando en el contexto de la descarbonización. La otra línea es la de producción de hidrógeno a partir de estas mismas materias primas, pero utilizando un reactor de flujo recíproco de medio poroso híbrido.

Hidrógeno verde y su rol en la descarbonización

• Uno de los combustibles que mencionó, el hidrógeno verde, hoy se posiciona como una alternativa al uso de combustibles fósiles ¿Qué es el hidrógeno verde?

La molécula de hidrógeno (H₂) es la misma independiente de la procedencia de los distintos colores con los que se denomina, es decir, hidrógeno gris, azul, verde, entre otros. Entonces las diferencias de los colores están en la procedencia. Cuando uno habla de hidrógeno verde significa que proviene de energías renovables, es decir, viene de una energía solar o una energía eólica utilizada, por ejemplo, y la materia prima es el agua. ¿Por qué?, porque la molécula de agua es H₂O y, para decirlo de forma simple, es sacarle el oxígeno (O) y quedar con el hidrógeno (H₂). Se requiere de mucha energía para romper la molécula de agua, y si esa energía proviene de fuentes renovables estamos hablando del hidrógeno verde.

Cuando el hidrógeno proviene de un fósil como el metano -actualmente la mayor producción de hidrógeno del mundo viene del gas natural, del metano-, ahí aparece el elemento C, de carbono. Hoy se habla de la descarbonización, es decir dejar de emitir CO₂ a la atmósfera. Cuando uno combustiona el hidrógeno verde, lo que produce es vapor de agua y por lo tanto deja de emitir CO₂. Entonces ahí es el porqué se le denomina al hidrógeno verde como “el combustible del futuro”.

• ¿Por qué el hidrógeno verde aparece como una alternativa tan potente en Chile?

En Chile ya tenemos una Estrategia Nacional de Hidrógeno Verde y una Ley de Eficiencia Energética que define dos temas importantes. Primero, el hidrógeno pasa a ser un combustible y no una sustancia química peligrosa como lo establecía anteriormente nuestra normativa. Y segundo, la misma ley define que podemos exportar este combustible, antes no lo hacía. Antes éramos importadores de combustibles como petróleo y gas natural. Hoy se plantea el ser grandes exportadores de hidrógeno verde ya que por tener energías renovables podemos llegar a producirlo de forma económica o más económica que otros países.

Así que en ese contexto nuestra investigación se alinea con la Estrategia Nacional y con la Ley de Eficiencia Energética, ya que estamos generando algunos desarrollos tecnológicos para producir hidrógeno y otras para lograr utilizarlo en procesos. Queremos impactar con tecnologías desarrolladas en el país, que es lo que debiéramos hacer, y no solamente focalizarnos en la exportación de hidrógeno verde como materia prima, como combustible para otros. Debemos producir y utilizar hidrógeno verde en nuestros propios procesos industriales.

La estrategia de Chile para adaptarse al Cambio Climático 

• Hace algunos días entró en rigor la Nueva Ley Marco Cambio Climático que tiene por objetivo alcanzar la carbononeutralidad y resiliencia al clima hasta el año 2050. En este sentido, ¿Cómo ve el rol de Chile en la descarbonización?

Sin duda que uno de los grandes desafíos que como humanidad tenemos hoy en día es el Cambio Climático. En este contexto, la necesaria transición energética considera el uso de energías renovables y la eficiencia energética, dos temas que hemos tratado aquí. Sin duda estos aspectos apuntan a la descarbonización, que es eliminar el uso de carbón en una primera etapa desde los procesos térmicos e industriales, luego vendrán el petróleo, el gas licuado y el gas natural.

Entonces la descarbonización es un compromiso muy fuerte para nosotros como país importador de todos esos combustibles. No tenemos prácticamente producción de ninguno de ellos, y por lo tanto, se generará un cambio radical al eliminar el carbono, principal como componente de estos combustibles. Sin embargo, debemos seguir con nuestros procesos industriales, debemos seguir viviendo. Ahí entra el concepto de la transición energética, y uno se pregunta ¿el hidrógeno verde solucionará todos los problemas a corto plazo? Yo no lo veo tan así, creo que tiene que haber una transición responsable, ordenada y prolongada para esta descarbonización. Creo que nos falta tiempo, investigación y desarrollo en el país para decir que vamos a descarbonizar en pocos años más, se habla del 2030, pero creo que nuestro compromiso es mucho más a largo plazo.

Creo que estamos dando pasos correctos, sí, pero que se va a dar en un largo plazo, mediante el correcto uso de las energías renovables y el hidrógeno verde. Tenemos que ser muy cautos, muy prudentes como país. Hablar probablemente de una transición más prolongada creo que es más responsable. En este marco, el trabajo que debemos desarrollar como país siempre debe ligar a la academia, el gobierno y el sector productivo-industrial. Creo que esa trilogía es lo más relevante que podemos hacer como país, si trabajamos todos juntos se va a generar conocimiento y desarrollar tecnologías, que son los temas importantes en esta transición energética, de otra manera no lo vamos a lograr.