Modelo de declaración ambiental de producto para la producción de hidrógeno verde.

Abstract

Para el año 2050, Chile se propone reducir sus emisiones de CO2 y disminuir su dependencia de energía importada, aprovechando su capacidad para generar energía a partir de fuentes renovables. Esto lo posiciona como un posible líder en la producción y exportación de hidrógeno verde a nivel mundial. En este contexto, la transparencia del desempeño ambiental asociado a la elaboración de los productos constituye un elemento de creciente importancia en la competitividad del mercado internacional. Al respecto, las Declaraciones Ambientales de Producto (DAP) proporcionan información verificable y estandarizada por la Organización Internacional de Estandarización (ISO) acerca del desempeño ambiental de un producto determinado y forman parte de los atributos de calidad que son importantes para los clientes. Actualmente, no hay un formato estándar para realizar una Declaración Ambiental de Producto para la producción de hidrógeno verde. Por lo tanto, este estudio presenta una primera aproximación a una propuesta de modelo de DAP para la producción de hidrógeno en Chile, considerando su generación a partir de energía eólica y sus límites del sistema desde la cuna a la puerta. Para realizar este modelo, se requiere determinar las etapas de ciclo de vida que conforman el sistema, así como los inventarios de materiales y energía asociados a cada etapa. Para validar este modelo se realiza un ejemplo de cálculo para la producción de 1 kg de hidrógeno verde, considerado aquí como la unidad funcional de la DAP. Para abordar estos objetivos, se utiliza información de literatura para identificar los principales componentes del proceso de producción de hidrógeno, que incluyen la generación de energía mediante aerogeneradores, la desalinización de agua de mar por ósmosis inversa, el uso de un electrolizador alcalino y transporte de materiales. Estas etapas se dividen en procesos aguas arriba (upstream) y procesos principales (core), siendo upstream la producción de agua y energía, y core la fabricación y operación del electrolizador, además de la producción de energía necesaria por éste. No se incluyen aquí los procesos post-producción (downstream) ya que existe una amplia gama de opciones para acondicionamiento, almacenamiento, transporte y uso del hidrógeno verde. La propuesta de DAP consta de tres etapas principales: primero, la presentación de las bases para la realizar la Evaluación de Ciclo de Vida; luego la exposición de los resultados a través de tablas y gráficos; y finalmente, la interpretación de estos resultados, que incluyen un análisis de sensibilidad a los parámetros más críticos del sistema y comparación del indicador de cambio climático con datos de la literatura. Esto permite comprender el impacto ambiental e identificar mejoras. Los resultados muestran que la etapa core es la más significativa en términos de carga ambiental, y el acero es el material más contribuyente a los impactos ambientales en ambas etapas, debido a su uso en la fabricación e instalación del aerogenerador y del electrolizador. El análisis de sensibilidad revela que la variación en la generación de electricidad del aerogenerador tiene un impacto significativo en el perfil ambiental, mientras que el consumo de energía del electrolizador tiene un efecto menor. Se concluye que Chile tiene la capacidad de producir hidrógeno con un menor impacto en la categoría de cambio climático que lo presentado a nivel internacional, evidenciando la ventaja competitiva de nuestro país.

By the year 2050, Chile aims to reduce its CO2 emissions and decrease its reliance on imported energy by leveraging its capacity to generate energy from renewable sources. This positions Chile as a potential global leader in the production and exportation of green hydrogen. In this context, the transparency of environmental performance associated with product development constitutes an increasingly important element in international market competitiveness. Environmental Product Declarations (EPD) provide verifiable and standardized information, endorsed by the International Organization for Standardization (ISO), regarding the environmental performance of specific products, forming part of the quality attributes significant to customers. Currently, there is no established format for creating an Environmental Product Declaration for green hydrogen production. Therefore, this study presents an initial approach to a proposed EPD model for hydrogen production in Chile, considering its generation from wind energy and its system boundaries from cradle to gate. To develop this model, it is necessary to determine the life cycle stages comprising the system, as well as the material and energy inventories associated with each stage. To validate this model, an example calculation is performed to produce 1 kg of green hydrogen, considered the functional unit of the EPD. To address these objectives, literature information is used to identify the main components of the hydrogen production process, including energy generation through wind turbines, seawater desalination by reverse osmosis, the use of an alkaline electrolyzer, and material transportation. These stages are divided into upstream and core processes, with upstream involving water and energy production and core involving the manufacture and operation of the electrolyzer, as well as the energy production required by it. Downstream processes are not included here as there is a wide range of options for conditioning, storage, transportation, and use of green hydrogen. The EPD proposal consists of three main stages: first, presenting the bases for conducting Life Cycle Assessment; then, presenting the results through tables and graphs; and finally, interpreting these results, which include a sensitivity analysis of the system's most critical parameters and comparing the climate change indicator with literature data. This allows understanding the environmental impact and identifying improvements. The results show that the core stage is the most significant in terms of environmental burden, and steel is the most contributing material to environmental impacts in both stages, due to its use in the manufacturing and installation of the wind turbine and electrolyzer. The sensitivity analysis reveals that variations in wind turbine electricity generation have a significant impact on the environmental profile, while the electrolyzer's energy consumption has a lesser effect. It is concluded that Chile has the capacity to produce hydrogen with a lower impact in the climate change category than that presented internationally, demonstrating the competitive advantage of our country.