Un equipo de ingenieros de la Universidad de Illinois en Chicago ha desarrollado un nuevo método para producir hidrógeno verde
a partir de agua utilizando únicamente energía solar y residuos agrícolas, como estiércol o cáscaras. Este método reduce la energía necesaria para extraer hidrógeno del agua en un 600%, abriendo nuevas oportunidades para la producción de productos químicos sostenibles y amigables con el clima.
Innovador Método para Producir Hidrógeno a partir de Energía Solar y Residuos Agrícolas
Los combustibles basados en hidrógeno son una de las fuentes de energía limpia más prometedoras. Sin embargo, la producción de gas hidrógeno puro es un proceso que requiere mucha energía, generalmente a partir de carbón, gas natural y grandes cantidades de electricidad. En un artículo publicado en Cell Reports Physical Science, un equipo multi-institucional liderado por el ingeniero Meenesh Singh de UIC ha revelado un nuevo proceso para la producción de hidrógeno verde.
Uso de Biochar para Reducir la Necesidad de Electricidad
El método utiliza una sustancia rica en carbono llamada biochar para disminuir la cantidad de electricidad necesaria para convertir el agua en hidrógeno. Al usar fuentes de energía renovable como la energía solar o eólica y capturar los subproductos para otros usos, el proceso puede reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a cero neto.
«Somos el primer grupo en demostrar que se puede producir hidrógeno utilizando biomasa a una fracción de voltio«, dijo Singh, profesor asociado en el departamento de ingeniería química. «Esta es una tecnología transformadora«.
La Electrolisis y el Uso de Biomasa
La electrólisis, el proceso de dividir el agua en hidrógeno y oxígeno, requiere una corriente eléctrica. A escala industrial, se necesitan típicamente combustibles fósiles para generar esta electricidad. Recientemente, los científicos han disminuido el voltaje requerido para la división del agua introduciendo una fuente de carbono en la reacción. Pero este proceso también usa carbón o productos químicos costosos y libera dióxido de carbono como subproducto.
Singh y sus colegas modificaron este proceso para usar biomasa de productos de desecho comunes. Al mezclar ácido sulfúrico con residuos agrícolas, desechos animales o aguas residuales, crean una sustancia similar a una suspensión llamada biochar, rica en carbono. El equipo experimentó con diferentes tipos de biochar hechos de cáscaras de caña de azúcar, residuos de cáñamo, residuos de papel y estiércol de vaca. Cuando se agregaron a la cámara de electrólisis, todas las variedades de biochar redujeron la potencia necesaria para convertir el agua en hidrógeno. El mejor desempeño fue el del estiércol de vaca, que disminuyó el requisito eléctrico seis veces hasta aproximadamente una quinta parte de un voltio.
Eficiencia y Beneficios Medioambientales
Los requisitos de energía eran tan bajos que los investigadores pudieron alimentar la reacción con una sola célula solar de silicio estándar que genera aproximadamente 15 miliamperios de corriente a 0,5 voltios. Eso es menos que la cantidad de energía producida por una batería AA.
Es muy eficiente, con casi un 35% de conversión del biochar y la energía solar en hidrógeno. Estos son números récord mundiales; es el más alto que cualquiera ha demostrado.Rohit Chauhan, coautor y becario postdoctoral en el laboratorio de Singh.
Para que el proceso sea cero neto, debe capturar el dióxido de carbono generado por la reacción. Pero Singh dijo que esto también podría tener beneficios ambientales y económicos, como la producción de dióxido de carbono puro para carbonatar bebidas o convertirlo en etileno y otros productos químicos utilizados en la fabricación de plásticos.
Esto no solo diversifica la utilización de biodesechos, sino que permite la producción limpia de diferentes productos químicos además del hidrógeno. Esta forma económica de hacer hidrógeno podría permitir a los agricultores ser autosuficientes en sus necesidades energéticas o crear nuevas fuentes de ingresos. Nishithan Kani, graduado de UIC y coautor principal del artículo.
Orochem Technologies Inc., quien patrocinó la investigación, ha solicitado patentes sobre sus procesos para producir biochar e hidrógeno, y el equipo de UIC planea probar los métodos a gran escala.
Este innovador método para la producción de hidrógeno a partir de energía solar y residuos agrícolas representa un avance significativo hacia la sostenibilidad y la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. Al combinar la tecnología con fuentes de energía renovable y materiales de desecho comunes, se abre una puerta hacia una economía más verde y autosuficiente.
Fuente: EcoInventos