Un gran problema del hidrógeno es que necesita mucha electricidad. Estos científicos lo han resuelto con biochar de residuos agrícolas
Ingenieros de la Universidad de Illinois han creado un método innovador para producir hidrógeno verde usando sólo energía solar y residuos agrícolas. Este enfoque reduce en un 600 % la energía necesaria para extraer hidrógeno del agua.
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Publicado: 06/06/2024 12:00
El consumo de electricidad en la producción de hidrógeno presenta un importante inconveniente. Aunque los combustibles basados en hidrógeno son una prometedora fuente de energía limpia, producir hidrógeno puro es un proceso intensivo en energía.
La responsable de esto es la electrólisis, que es un proceso electroquímico que utiliza una corriente eléctrica para descomponer las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno.6
Este método logra una conversión del 35 % de biochar y energía solar en hidrógeno, un récord mundial
La electricidad proporciona la energía necesaria para romper los enlaces químicos entre los átomos de hidrógeno y oxígeno en el agua (H₂O). Sin esta corriente eléctrica, los enlaces no se romperían y la reacción no ocurriría, por lo que la electricidad es esencial para que se lleve a cabo la electrólisis.
A escala industrial, esta electricidad se genera generalmente a partir de combustibles fósiles como el carbón y el gas natural. Esto no sólo implica un alto consumo energético, sino que también contraviene los objetivos de sostenibilidad al depender de fuentes de energía no renovables y contaminantes.
La ciencia ataca el problema
Un equipo de ingenieros de la Universidad de Illinois en Chicago, liderado por Meenesh Singh, ha desarrollado un innovador método para producir hidrógeno verde a partir de agua utilizando solo energía solar y residuos agrícolas como estiércol y cáscaras.
Este avance, publicado en Cell Reports Physical Science, reduce en un 600 % la energía necesaria para la electrólisis del agua al usar biochar
El biochar es una sustancia rica en carbono obtenida mediante la pirolización de biomasa, que es el proceso de calentar material orgánico en ausencia de oxígeno. Este proceso convierte los residuos agrícolas, desechos animales y otros materiales orgánicos en una forma de carbón estable.
Además, el biochar tiene una estructura porosa que le permite almacenar carbono durante largos períodos, lo que lo hace útil para mejorar la fertilidad del suelo y para la mitigación del cambio climático al capturar y almacenar carbono que de otro modo se liberaría a la atmósfera.
El método ideado por los científicos de la Universidad de Illinois emplea energía solar y eólica, y captura subproductos para otros usos, reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero a cero neto.
Cómo producir hidrógeno con mucha menos electricidad
El proceso consiste en mezclar ácido sulfúrico con residuos agrícolas, desechos animales o aguas residuales para crear biochar, que se añade a la cámara de electrólisis, reduciendo significativamente la potencia necesaria para la reacción.
El estiércol de vaca mostró el mejor rendimiento, disminuyendo el requisito eléctrico a aproximadamente una quinta parte de un voltio, permitiendo que una sola célula solar de silicio estándar alimente la reacción con alta eficiencia. Este método logra una conversión del 35 % de biochar y energía solar en hidrógeno, un récord mundial.
Además, el proceso puede generar beneficios ambientales y económicos adicionales al producir dióxido de carbono puro, que puede utilizarse en la carbonatación de bebidas o en la fabricación de productos químicos.
Esto no sólo diversifica el uso de biodesechos, sino que también permite la producción limpia de diferentes productos químicos, además del hidrógeno, ofreciendo a los agricultores una posible autosuficiencia energética y nuevas fuentes de ingresos.
Orochem Technologies Inc., patrocinador de la investigación, ha solicitado patentes sobre los procesos desarrollados, y el equipo de UIC planea realizar pruebas a gran escala para llevar esta tecnología transformadora al mercado.
De seguir adelante, este método representa un potencial avance significativo hacia una economía más sostenible y autosuficiente, al combinar tecnología de punta con fuentes de energía renovable y materiales de desecho comunes.
Fotos: Universidad de Illinois (UIC)