Nuevo proceso para producir hidrógeno verde del estiercol
Ingenieros han desarrollado un nuevo método para producir gas hidrógeno a partir de agua utilizando únicamente energÃa solar y desechos agrÃcolas, como estiércol o cáscaras.
El método reduce la energÃa necesaria para extraer hidrógeno del agua en un 600%, creando nuevas oportunidades para la producción quÃmica sostenible y respetuosa con el clima.
Los combustibles basados en hidrógeno son una de las fuentes más prometedoras de energÃa limpia. Pero producir gas hidrógeno puro es un proceso que consume mucha energÃa y que a menudo requiere carbón o gas natural y grandes cantidades de electricidad.
En un artÃculo para Cell Reports Physical Science, un equipo multiinstitucional dirigido por el ingeniero de la UIC (Universidad de Illinois en Chicago) Meenesh Singh presenta el nuevo proceso para la producción de hidrógeno verde.
El método utiliza una sustancia rica en carbono llamada biocarbón para disminuir la cantidad de electricidad necesaria para convertir el agua en hidrógeno. Al utilizar fuentes de energÃa renovables como la energÃa solar o eólica y capturar subproductos para otros usos, el proceso puede reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a cero.
"Somos el primer grupo que demuestra que se puede producir hidrógeno utilizando biomasa a una fracción de voltio", dijo Singh, profesor asociado del departamento de ingenierÃa quÃmica, en un comunicado. "Esta es una tecnologÃa transformadora".
La electrólisis, el proceso de dividir el agua en hidrógeno y oxÃgeno, requiere una corriente eléctrica. A escala industrial, normalmente se requieren combustibles fósiles para generar esta electricidad.
Recientemente, los cientÃficos han reducido el voltaje necesario para la división del agua introduciendo una fuente de carbono en la reacción. Pero este proceso también utiliza carbón o productos quÃmicos costosos y libera dióxido de carbono como subproducto.
Singh y sus colegas modificaron este proceso para utilizar biomasa de productos de desecho comunes. Al mezclar ácido sulfúrico con desechos agrÃcolas, desechos animales o aguas residuales, crean una sustancia parecida a una suspensión llamada biocarbón, que es rica en carbono.
El equipo experimentó con diferentes tipos de biocarbón elaborado a partir de cáscaras de caña de azúcar, desechos de cáñamo, desechos de papel y estiércol de vaca. Cuando se agregaron a la cámara de electrólisis, las cinco variedades de biocarbón redujeron la energÃa necesaria para convertir el agua en hidrógeno. El de mejor desempeño, el estiércol de vaca, redujo el requerimiento eléctrico seis veces a aproximadamente un quinto de voltio.
Los requisitos de energÃa eran lo suficientemente bajos como para que los investigadores pudieran impulsar la reacción con una célula solar de silicio estándar que generaba aproximadamente 15 miliamperios de corriente a 0,5 voltios. Eso es menos que la cantidad de energÃa producida por una baterÃa AA.
"Es muy eficiente, con casi un 35% de conversión del biocarbón y la energÃa solar en hidrógeno", dijo Rohit Chauhan, coautor y académico postdoctoral en el laboratorio de Singh. "Estas son cifras récord mundiales; es lo más alto que nadie ha demostrado".
Para que el proceso sea neto cero, debe capturar el dióxido de carbono generado por la reacción. Pero Singh dijo que esto también podrÃa tener beneficios ambientales y económicos, como producir dióxido de carbono puro para carbonatar bebidas o convertirlo en etileno y otros quÃmicos utilizados en la fabricación de plástico.
"No sólo diversifica la utilización de biorresiduos, sino que permite la producción limpia de diferentes productos quÃmicos más allá del hidrógeno", dijo Nishithan Kani, graduado de la UIC y coautor principal del artÃculo. "Esta forma barata de producir hidrógeno podrÃa permitir a los agricultores volverse autosostenibles para sus necesidades energéticas o crear nuevas fuentes de ingresos".
