Ingenieros de la Universidad de Illinois (UIC, Chicago, EEUU) han desarrollado un nuevo método para producir hidrógeno verde a partir de energía solar y residuos agrícolas, como estiércol o cáscaras. El método reduce la energía necesaria para extraer hidrógeno del agua en un 600%. El método abre nuevas posibilidades para producir de una forma sostenible y respetuosa con el clima.
Para los investigadores, los combustibles a base de hidrógeno son una de las fuentes más prometedoras de energía limpia. Pero la producción de gas hidrógeno puro es un proceso que consume mucha energía. Habitualmente, se hace con gas natural (hidrógeno gris) y necesita gran cantidad de electricidad.
Los resultados del estudio se han publicado un estudio en Cell Reports Physical Science. Se centra en un nuevo proceso para producir hidrógeno verde.
El método utiliza una sustancia rica en carbono llamada biocarbón para disminuir la cantidad de electricidad necesaria para para extraer hidrógeno del agua. El proceso puede reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a cero neto. Para ello, emplea fuentes de energía renovables, como la solar o la eólica, y la captura de subproductos para otros usos.
Meenesh Singh, profesor asociado de la UIC:
«Somos el primer grupo en demostrar que se puede producir hidrógeno utilizando biomasa a una fracción de voltio. Es una tecnología transformadora».
Energía para electrólisis
Explican los investigadores que la electrólisis, el proceso de dividir el agua en hidrógeno y oxígeno, requiere una corriente eléctrica. A escala industrial, los combustibles fósiles suelen ser necesarios para generar esta electricidad.
Recientemente, los científicos han disminuido el voltaje requerido para la división del agua mediante la introducción de una fuente de carbono en la reacción. Pero el proceso utiliza productos químicos que son costosos y producen CO2.
Singh y sus colegas modificaron este proceso para utilizar biomasa de productos de desecho comunes. Al mezclar ácido sulfúrico con desechos agrícolas, desechos animales o aguas residuales, crean una sustancia similar a una suspensión llamada biocarbón, rica en carbono.
El equipo realizó pruebas con diferentes tipos de biocarbón procedente 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 energía necesaria para convertir el agua en hidrógeno. El mejor rendimiento fue a partir del estiércol de vaca, que redujo el requerimiento eléctrico seis veces a aproximadamente un quinto de voltio.
Indican desde la universidad que:
“Los requisitos de energía eran lo suficientemente bajos como para que los investigadores pudieran alimentar la reacción con una célula solar de silicio estándar que generara aproximadamente 15 miliamperios de corriente a 0,5 voltios. Eso es menos que la cantidad de energía producida por una pila AA”.
Y añade Rohit Chauhan, coautor y becario postdoctoral en el laboratorio de Singh, sobre el método:
«Es muy eficiente, con casi un 35% de conversión del biocarbón y la energía solar en hidrógeno. Son cifras récord mundiales; Es lo más alto que alguien ha demostrado».
Captura del CO2
Para que el proceso sea neto cero, debe capturar el dióxido de carbono generado por la reacción. Singh explicaba que eso también podría tener beneficios ambientales y económicos. Entre otros: producir dióxido de carbono puro para bebidas carbonatadas o convertirlo en etileno y otros productos químicos utilizados en la fabricación de plástico.
Según el graduado de la UIC, Nishithan Kani, coautor principal del artículo:
«No solo diversifica la utilización de los biorresiduos, sino que permite la producción limpia de diferentes productos químicos más allá del hidrógeno. Esta forma barata de producir hidrógeno podría permitir a los agricultores ser autosostenibles para sus necesidades energéticas o crear nuevas fuentes de ingresos».
Investigación e investigadores
Orochem Technologies Inc., que patrocinó la investigación, ha solicitado patentes sobre sus procesos para producir biocarbón e hidrógeno. El equipo de la UIC planea probar los métodos a gran escala.
Además de Singh, Kani y Chauhan, el artículo fue coescrito por el estudiante graduado de la UIC Rajan Bhawnani. Otros coautores provienen 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.
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