Un equipo de ingenieros de la Universidad de Illinois Chicago (UIC), en EE.UU., han ayudado a diseñar un nuevo método para producir hidrógeno gaseoso a partir del agua utilizando únicamente energía solar y residuos agrícolas, como estiércol o cáscaras. Este sistema reduce en un 600% la energía necesaria para extraer hidrógeno del agua, creando nuevas oportunidades de producción química sostenible y respetuosa con el clima.
El Dr. Meenesh Singh y el Dr. Rohit Chauhan trabajando en el laboratorio. Foto: Jenny Fontaine / UIC. Fuente de la noticia: Residuos Profesional
Los combustibles de hidrógeno son una de las fuentes de energía limpia con mayor potencial. Sin embargo, la producción de hidrógeno gaseoso puro consume mucha energía y generalmente requiere el uso de carbón o gas natural, además de grandes cantidades de electricidad.
En un artículo publicado en Cell Reports Physical Science, un equipo multiinstitucional dirigido por el ingeniero de la UIC Meenesh Singh revela el nuevo proceso para la producción ecológica de hidrógeno.
El método emplea una sustancia rica en carbono llamada biocarbón para reducir la cantidad de electricidad necesaria para convertir el agua en hidrógeno. Utilizando fuentes de energía renovables, como la solar o la eólica, y capturando subproductos para otros usos, el proceso puede llegar a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a cero neto.
«Somos el primer grupo en demostrar que se puede producir hidrógeno usando biomasa con una fracción de voltio«, afirma Singh, profesor asociado del departamento de ingeniería química. «Es una tecnología transformadora«.
La electrólisis, el proceso de descomposición del agua en hidrógeno y oxígeno, requiere una corriente eléctrica. A escala industrial, generalmente se necesitan combustibles fósiles para generar esta electricidad.
Recientemente, los científicos han reducido el voltaje necesario para dividir el agua introduciendo una fuente de carbono en la reacción. Sin embargo, este proceso suele utilizar carbón o productos químicos caros y libera dióxido de carbono como subproducto.
Singh y su equipo han modificado este proceso para utilizar biomasa proveniente de residuos comunes. Mezclando ácido sulfúrico con residuos agrícolas, desechos animales o aguas residuales, crean una sustancia similar al lodo llamada biocarbón, rica en carbono.
El equipo experimentó con distintos tipos de biocarbón a partir de cáscaras de caña de azúcar, residuos de cáñamo, residuos de papel y estiércol de vaca. Cuando se añadieron a la cámara de electrólisis, las cinco variedades de biocarbón redujeron la potencia necesaria para convertir el agua en hidrógeno. El que mejor funcionó, el estiércol de vaca, sextuplicó las necesidades eléctricas hasta aproximadamente un quinto de voltio.
Los requisitos energéticos eran lo suficientemente bajos como para que los investigadores pudieran alimentar la reacción con una célula solar de silicio estándar, generando unos 15 miliamperios de corriente a 0,5 voltios, menos que la energía producida por una pila AA.
«Es muy eficiente, con casi un 35% de conversión del biocarbón y la energía solar en hidrógeno«, afirmó Rohit Chauhan, coautor y becario postdoctoral en el laboratorio de Singh. «Son cifras récord mundiales; es lo más alto que nadie ha demostrado«.
Para que el proceso sea neto cero, es necesario capturar el dióxido de carbono generado por la reacción. Sin embargo, Singh destacó que esto podría tener beneficios ambientales y económicos, como producir dióxido de carbono puro para carbonatar bebidas o convertirlo en etileno y otros productos químicos utilizados en la fabricación de plásticos.
«No solo diversifica la utilización de los biorresiduos, sino que permite la producción limpia de otros productos químicos además del hidrógeno«, comentó Nishithan Kani, licenciado por la UIC y coautor del artículo. «Esta forma económica de fabricar hidrógeno podría permitir a los agricultores ser autosuficientes para sus necesidades energéticas o crear nuevas fuentes de ingresos«.
La compañía biotecnológica Orochem Technologies Inc, patrocinadora de la investigación, ha solicitado patentes sobre sus procesos de producción de biocarbón e hidrógeno, y el equipo de la UIC planea probar los métodos a gran escala.
En el estudio también participaron investigadores de la Universidad de Stanford, la Universidad Tecnológica de Texas, el Instituto Indio de Tecnología de Roorkee, la Universidad de Corea y Orochem Technologies Inc.
Fuente: Residuos profesional
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