La cadena de valor del Power-to-X

Infografía realizada por el International Power-to-X Hub de Chile.

El Power-to-X o PtX es una tecnología innovadora que puede transformar electricidad renovable, en una gran variedad de productos finales. La X en este concepto puede representar combustibles líquidos, gaseosos y otros productos químicos (Power-to-liquid, Power-to-gas y Power-to-chemicals). El PtX abarca toda la cadena de valor, desde la generación de electricidad hasta el producto final. Esta tecnología permite la elaboración de productos que, hasta el momento, dependían de combustibles fósiles. De esta manera, el PtX se utiliza en procesos que son difíciles de descarbonizar y desfosilizar, disminuyendo la huella de carbono.

La cadena de valor describe el proceso desde de su producción hasta su uso final en distintas aplicaciones, detallando en cada etapa los procesos o sistemas involucrados, mostrando los diversos caminos o rutas de este vector energético.

Primera etapa

A partir de una fuente renovable, como solar o eólica, pero también por hidro o geotérmica, se genera electricidad renovable.

Segunda etapa 

La energía eléctrica generada en la primera etapa se utiliza para la electrólisis. En este proceso se divide el agua (H₂O) en sus componentes hidrógeno (H2) y oxígeno (O2).  Esta agua debe purificarse antes de introducirse en el electrolizador, a través de un tratamiento del agua continental o la desalinización de agua de mar.  A continuación, el hidrógeno puro puede utilizarse directamente en aplicaciones industriales. Asimismo, puede servir como almacenamiento de energía para compensar la intermitencia de las energías renovables en el sistema eléctrico o utilizarse como combustible la industria del vidrio, del cemento o en la siderurgia. En este contexto, se habla de descarbonización, ya que el elemento carbono se sustituye directamente por hidrógeno.

El agua, que se utiliza en el electrolizador para la obtención de H2, también es sumamente relevante para la hidratación y enfriamiento en los procesos llevados a cabo en DAC, PSA y Residuos biogénicos, que forman parte en la próxima etapa.

Tercera etapa 

El hidrógeno puede combinarse con otras moléculas para crear compuestos derivados, los que pueden ser utilizados como combustibles. Un proceso fundamental en relación con esto, es la síntesis de Haber-Bosch. En dicha síntesis, se combina el hidrógeno con nitrógeno (N2), capturado del aire mediante PSA (adsorción por oscilación de presión) para producir amoniaco (NH3). El amoniaco es una materia prima clave para la industria de los fertilizantes, por lo tanto, crucial para la producción de alimentos y la agricultura, para los explosivos en la minería, pero también en la industria química, para cosméticos y farmacia y como combustible en la navegación marítima. No contiene carbono, por lo tanto, se habla de descarbonización.

A la vez, para la producción de hidrocarburos sintéticos sostenibles (CxHy) es necesario carbono (C) renovable. El carbono puede proceder de fuentes renovables no fósiles, como de la captura directa en el aire (DAC) y de residuos biogénicos. Existen diferentes procesos para producir hidrocarburos sintéticos, el más conocido es la síntesis Fischer-Tropsch. En la síntesis Fischer-Tropsch, el hidrógeno se combina con monóxido de carbono (CO) para formar todo tipo de hidrocarburos, o un tipo de petróleo crudo sintético, a menudo llamado syn-crude. Una vez procesado, hidrocarburos sintéticos en diferentes formas pueden desfosilizar la industria química, cosmética y farmacéutica, así como la navegación marítima y la aviación. Como el carbono sigue siendo necesario en este proceso, se denomina defosilización en lugar de descarbonización. La transformación crucial es el paso del carbono fósil al renovable.

Como se puede contemplar, el Power-to-X es altamente adaptable y flexible, y puede implementarse en una gran variedad de escenarios y aplicaciones, tales como plantas de energía, instalaciones de producción de gas natural, refinerías de petróleo y fábricas de productos químicos. Igualmente, el PtX representa una gran oportunidad para las economías emergentes, ofreciéndoles nuevas oportunidades de negocio en los mercados de Power-to-X. De esta forma, el Power-to-X permite acelerar el desarrollo económico, reduciendo la dependencia de las importaciones de combustibles fósiles y dando un paso importante hacia la consecución de los objetivos climáticos.