Desarrollan un nuevo proceso para producir hidrógeno verde a partir del estiércol

Ingenieros han desarrollado un innovador método para producir gas hidrógeno a partir de agua utilizando únicamente energía solar y desechos agrícolas, como estiércol y cáscaras. Este avance podría revolucionar la producción de hidrógeno verde al reducir la energía necesaria para extraer hidrógeno del agua en un 600 %, abriendo nuevas oportunidades para una producción química sostenible y respetuosa con el clima.

El hidrógeno es una fuente de energía limpia y prometedora, pero su producción actual consume mucha energía y a menudo depende de combustibles fósiles como el carbón o el gas natural, además de grandes cantidades de electricidad. Sin embargo, en un artículo publicado en Cell Reports Physical Science, un equipo dirigido por Meenesh Singh, ingeniero de la Universidad de Illinois en Chicago (UIC), presenta un nuevo proceso que promete cambiar esto.

El nuevo método utiliza biocarbón, una sustancia rica en carbono derivada de biomasa, para disminuir la cantidad de electricidad necesaria para convertir el agua en hidrógeno. Al aprovechar fuentes de energía renovables como la solar o la eólica y capturar los subproductos para otros usos, el proceso puede reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a cero.

«Somos el primer grupo en demostrar que se puede producir hidrógeno utilizando biomasa con una fracción de voltio», dijo Singh, profesor asociado del departamento de ingeniería química, en un comunicado. «Esta es una tecnología transformadora».

La electrólisis, que divide el agua en hidrógeno y oxígeno, generalmente requiere una corriente eléctrica, y a escala industrial, esta electricidad suele generarse a partir de combustibles fósiles. Recientemente, se ha reducido el voltaje necesario para la división del agua introduciendo una fuente de carbono en la reacción, pero este método tradicional usa carbón o productos químicos costosos y libera dióxido de carbono como subproducto.

Singh y su equipo han modificado este proceso utilizando biomasa de productos de desecho comunes. Al mezclar ácido sulfúrico con desechos agrícolas, desechos animales o aguas residuales, crean una suspensión rica en carbono llamada biocarbón.

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. Todas las variedades de biocarbón redujeron la energía necesaria para convertir el agua en hidrógeno, siendo el estiércol de vaca el más efectivo, reduciendo el requerimiento eléctrico a aproximadamente un quinto de voltio, seis veces menos de lo habitual.

La energía requerida era tan baja que los investigadores pudieron impulsar la reacción con una célula solar de silicio estándar que generaba alrededor de 15 miliamperios de corriente a 0,5 voltios, menos que la energía de una batería AA.

«Es muy eficiente, con casi un 35 % de conversión del biocarbón y la energía 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, es necesario capturar el dióxido de carbono generado por la reacción. Pero Singh indicó que esto también podría tener beneficios ambientales y económicos, como producir dióxido de carbono puro para carbonatar bebidas o convertirlo en etileno y otros químicos usados en la fabricación de plásticos.

«No solo diversifica la utilización de biorresiduos, sino que permite la producción limpia de diferentes productos químicos más allá del hidrógeno», señaló Nishithan Kani, graduado de la UIC y coautor principal del artículo. «Esta forma económica de producir hidrógeno podría permitir a los agricultores volverse autosostenibles para sus necesidades energéticas o crear nuevas fuentes de ingresos».