Un nuevo método produce hidrógeno a partir de energía solar y desechos agrícolas

Un equipo de ingenieros de la Universidad de Illinois en Chicago (UIC) ha diseñado un revolucionario método para producir gas hidrógeno a partir de agua, utilizando únicamente energía solar y desechos agrícolas, como estiércol y cáscaras. Esta innovadora técnica reduce la energía necesaria para extraer hidrógeno del agua en un 600%, abriendo nuevas oportunidades para una producción química sostenible y amigable con el medio ambiente.

Los combustibles a base de hidrógeno son considerados una de las fuentes más prometedoras de energía limpia. Sin embargo, la producción de hidrógeno puro es un proceso que consume mucha energía, generalmente requiriendo carbón o gas natural y grandes cantidades de electricidad. El nuevo método desarrollado por los ingenieros de UIC utiliza una sustancia rica en carbono llamada biocarbón, que disminuye significativamente la cantidad de electricidad necesaria para convertir el agua en hidrógeno.

"Somos el primer grupo que demuestra que se puede producir hidrógeno utilizando biomasa con una fracción de voltio", afirmó Singh, profesor asociado en el departamento de ingeniería química de UIC. "Esta es una tecnología transformadora" añadió.

Proceso

El proceso de electrólisis, que divide el agua en hidrógeno y oxígeno, requiere una corriente eléctrica. A escala industrial, este proceso generalmente depende de combustibles fósiles para generar electricidad. Sin embargo, recientes avances científicos han logrado disminuir el voltaje necesario para la división del agua mediante la introducción de una fuente de carbono en la reacción, aunque estos métodos tradicionales suelen utilizar carbón o químicos costosos, liberando dióxido de carbono como subproducto.

El equipo de Singh ha modificado este proceso para usar biomasa procedente de productos de desecho comunes. Al mezclar ácido sulfúrico con desechos agrícolas, desechos animales o aguas residuales, crean una sustancia parecida a una papilla llamada biocarbón, rica en carbono. Experimentaron con diferentes tipos de biocarbón hechos de cáscaras de caña de azúcar, residuos de cáñamo, residuos de papel y estiércol de vaca. Todas las variedades de biocarbón redujeron la energía necesaria para convertir el agua en hidrógeno, siendo el estiércol de vaca el más eficiente, disminuyendo el requerimiento eléctrico seis veces hasta aproximadamente un quinto de voltio.

Los requerimientos de energía fueron tan bajos que los investigadores pudieron alimentar la reacción con una célula solar de silicio estándar que generaba aproximadamente 15 miliamperios de corriente a 0,5 voltios, menos que la cantidad de energía producida por una batería AA.

"Es muy eficiente, con casi un 35% de conversión del biocarbón y la energía solar en hidrógeno", explicó Rohit Chauhan, coautor y becario postdoctoral en el laboratorio de Singh. "Estos son números récord mundial; es el más alto que alguien ha demostrado".

Dióxido de carbono

Para hacer el proceso neto cero, es necesario capturar el dióxido de carbono generado por la reacción. Singh señaló que esto también podría tener beneficios ambientales y económicos, como la producción de dióxido de carbono puro para carbonatar bebidas o su conversión en etileno y otros químicos utilizados en la fabricación de plásticos.

"No solo diversifica la utilización de biodesperdicios, sino que permite la producción limpia de diferentes químicos más allá del hidrógeno", dijo Nishithan Kani, graduado de UIC y coautor principal del artículo. "Esta forma barata de producir hidrógeno podría permitir a los agricultores ser autosuficientes en sus necesidades energéticas o crear nuevas fuentes de ingresos" afirmó.

Orochem Technologies Inc., patrocinador de la investigación, ha solicitado patentes para sus procesos de producción de biocarbón e hidrógeno, y el equipo de UIC planea probar los métodos a gran escala.