Vías para la producción global de hidrógeno dentro de los límites planetarios

Por qué el futuro del hidrógeno importa para todo el planeta

El hidrógeno suele presentarse como un combustible maravilla limpio que podría impulsar barcos, fábricas e industrias pesadas sin calentar el planeta. Pero producir enormes cantidades de hidrógeno introducirá nuevas demandas sobre la tierra, el agua, la energía y el entorno en general. Este estudio plantea una pregunta simple pero crucial: ¿puede el mundo aumentar la producción de hidrógeno con la suficiente rapidez para ayudar a cumplir los objetivos climáticos sin empujar los sistemas de soporte vital de la Tierra más allá de límites seguros?

La idea de un espacio operativo seguro para la humanidad

Los investigadores se basan en el concepto de límites planetarios, que define un “espacio operativo seguro” para la actividad humana a lo largo de nueve procesos terrestres, incluidos el clima, la biodiversidad, el uso de agua dulce y la contaminación por nutrientes. Muchos de estos límites ya se han superado. Dado que los planes climáticos futuros suponen un papel enorme del hidrógeno para reducir las emisiones de acero, productos químicos, fertilizantes y transporte, el equipo sostiene que el hidrógeno debe mantenerse dentro de su parte justa de ese espacio seguro. Eso implica mirar más allá del dióxido de carbono y considerar cómo la producción de hidrógeno repercute en todo el sistema terrestre.

Un modelo global del hidrógeno futuro y el sistema terrestre

Para explorar esto, los autores combinan dos herramientas poderosas. Primero, usan escenarios de mitigación climática del panel climático de la ONU que son consistentes con limitar el calentamiento a alrededor de 1,5 °C. Estos escenarios especifican cuánto hidrógeno probablemente necesitará el mundo entre 2025 y 2050 y la velocidad a la que otros sectores se descarbonizarán. Segundo, construyen un modelo detallado y ascendente de trece maneras diferentes de producir hidrógeno, incluida la electrólisis del agua con electricidad renovable, rutas basadas en combustibles fósiles equipadas con captura y almacenamiento de carbono, y diversas tecnologías basadas en biomasa. Luego conectan este sistema de producción a un modelo de interacción con el sistema terrestre que rastrea cómo las presiones sobre un límite planetario pueden amplificar o atenuar las presiones sobre otros mediante bucles de retroalimentación.

Qué le ocurre al planeta a medida que aumenta la producción de hidrógeno

El modelo muestra que incluso bajo supuestos optimistas, la producción mundial de hidrógeno probablemente será ambientalmente insostenible entre ahora y 2050. A medida que los volúmenes de hidrógeno aumentan de unos pocos millones de toneladas hoy a cientos de millones de toneladas a mediados de siglo, el “espacio” ambiental disponible por unidad de hidrógeno se reduce porque otros sectores también están recortando emisiones. El equipo encuentra que, sin considerar las retroalimentaciones del sistema terrestre, la producción de hidrógeno ya superaría su cuota asignada de seis de los nueve límites planetarios para 2025, incluidos el clima, la acidificación oceánica y los ciclos de nutrientes. Cuando se incluyen las retroalimentaciones —por ejemplo, cómo la pérdida de biodiversidad puede empeorar el cambio climático— estas transgresiones se amplifican fuertemente, y los impactos previamente menores, como el uso de agua dulce y el cambio de uso de la tierra, también se sitúan por encima de los límites seguros.

Las mejores y peores formas de producir hidrógeno

No todo el hidrógeno es igual. El análisis muestra que el hidrógeno obtenido por electrólisis del agua alimentada con electricidad de bajas emisiones tiene la menor huella planetaria global. Sin embargo, incluso esta opción “verde” supera varios límites porque la producción de paneles solares, aerogeneradores y otra infraestructura aún depende de la minería y procesos industriales que emiten gases de efecto invernadero y liberan grandes cantidades de nitrógeno y fósforo al medio ambiente. El hidrógeno a partir de combustibles fósiles equipado con captura de carbono rinde de forma similar a la electrólisis en términos absolutos y podría servir como opción de transición si hay almacenamiento subterráneo suficiente para el carbono capturado. En marcado contraste, el hidrógeno a gran escala basado en biomasa es el que peor se comporta: intensifica en gran medida las presiones sobre el clima, la biodiversidad, el agua y los ciclos de nutrientes, principalmente porque el cultivo y procesamiento de biomasa altera los ecosistemas y libera carbono almacenado.

¿Puede la eliminación adicional de carbono hacer sostenible al hidrógeno?

Los autores también prueban si combinar la producción de hidrógeno con la captura directa de dióxido de carbono del aire podría devolver el sistema dentro de los límites planetarios. En su modelo, capturar y almacenar de forma permanente varios kilogramos de CO₂ por cada kilogramo de hidrógeno puede reducir significativamente el exceso relacionado con el clima y moderar algunos otros impactos. Pero esta solución tiene sus propias exigencias: se necesitan enormes cantidades adicionales de electricidad renovable para alimentar las plantas de captura, y las presiones relacionadas con los nutrientes derivadas de la minería de materiales para tecnologías renovables siguen siendo altas. Los beneficios también son muy sensibles a las fugas de hidrógeno, que podrían erosionar gran parte de la ventaja climática si no se controlan estrictamente.

Qué significa esto para un futuro verdaderamente limpio del hidrógeno

Para no especialistas, el mensaje central es que el hidrógeno no es automáticamente “verde” solo porque no emita dióxido de carbono al quemarse. Según este estudio, la producción a gran escala de hidrógeno probablemente seguirá siendo ambientalmente insostenible en las próximas décadas a menos que se gestione con cuidado. La vía más prometedora implica priorizar la electrólisis del agua eficiente alimentada por electricidad genuinamente de bajo impacto, reconvertir las plantas existentes basadas en combustibles fósiles con captura de carbono eficaz como puente, limitar el uso de biomasa a residuos y subproductos reales, desplegar eliminación de carbono donde sea factible y reforzar el control de las fugas de hidrógeno. En resumen, el hidrógeno puede ser una herramienta vital para reducir emisiones en sectores con pocas alternativas, pero solo si su producción se planifica dentro de los límites más amplios del sistema terrestre.

Cita: Lejeune, M., Kara, S., Hauschild, M.Z. et al. Pathways to global hydrogen production within planetary boundaries. Nat Commun 17, 3521 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70168-x

Palabras clave: hidrógeno limpio, límites planetarios, electrólisis renovable, captura de carbono, captura directa de aire