27.01.2022 - Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)

Obtener hidrógeno de las cáscaras de plátano

Nueva forma de maximizar el rendimiento del hidrógeno a partir de los residuos biológicos en pocos milisegundos

A medida que aumenta la demanda mundial de energía, también lo hace nuestro consumo de combustibles fósiles. El resultado es un aumento masivo de las emisiones de gases de efecto invernadero, con efectos medioambientales muy negativos. Para hacer frente a esta situación, los científicos han buscado fuentes de energía alternativas y renovables.

Una de las principales candidatas es el hidrógeno producido a partir de residuos orgánicos, o "biomasa", de plantas y animales. La biomasa también absorbe, elimina y almacena elCO2 de la atmósfera, mientras que la descomposición de la biomasa también puede aportarnos vías para las emisiones negativas o la eliminación de gases de efecto invernadero. Pero aunque la biomasa anuncia un camino a seguir, aún queda la cuestión de la mejor manera de maximizar su conversión en energía.

La gasificación de la biomasa

Actualmente existen dos métodos principales para convertir la biomasa en energía: la gasificación y la pirólisis. La gasificación somete a la biomasa sólida o líquida a temperaturas cercanas a los 1.000ºC, convirtiéndola en gas y compuestos sólidos; el gas se denomina "syngas" mientras que el sólido es el "biochar".

El syngas es una mezcla de hidrógeno, metano, monóxido de carbono y otros hidrocarburos, y eso es lo que se utiliza como "biocombustible" para generar energía. Por otro lado, el biocarbón suele considerarse un residuo sólido de carbono, aunque puede utilizarse en aplicaciones agrícolas.

Pirólisis de la biomasa

El otro método, la pirólisis de la biomasa, es similar a la gasificación, salvo que la biomasa se calienta a temperaturas más bajas, entre 400-800°C y a presiones de hasta 5 bares en una atmósfera inerte. Existen tres tipos de pirólisis: convencional, rápida y flash. De las tres, las dos primeras son las que más tiempo requieren y las que más carbón producen.

La pirólisis flash tiene lugar a 600°C y produce la mayor cantidad de gas de síntesis y tiene el menor tiempo de residencia. Por desgracia, también necesita reactores especializados que puedan soportar altas temperaturas y presiones.

La división del plátano para la producción de hidrógeno

Ahora, unos científicos dirigidos por el profesor Hubert Girault, de la Escuela de Ciencias Básicas de la EPFL, han desarrollado un nuevo método de fotopirólisis de biomasa que no sólo produce un valioso gas de síntesis, sino también un biocarbón de carbono sólido que puede reutilizarse en otras aplicaciones. El trabajo se publica en Chemical Science.

El método lleva a cabo una pirólisis con luz de flash utilizando una lámpara de xenón, comúnmente utilizada para curar tintas metálicas para la electrónica impresa. El grupo de Girault también ha utilizado el sistema en los últimos años para otros fines, como la síntesis de nanopartículas.

La luz blanca de la lámpara proporciona una fuente de energía de alta potencia, así como pulsos cortos que promueven reacciones químicas fototérmicas. La idea es generar un potente disparo de luz de flash, que la biomasa absorbe y que desencadena instantáneamente una conversión fototérmica de la biomasa en syngas y biochar.

Esta técnica de destello se utilizó en diferentes fuentes de biomasa: cáscaras de plátano, mazorcas de maíz, cáscaras de naranja, granos de café y cáscaras de coco, todos los cuales se secaron inicialmente a 105°C durante 24 horas y luego se molieron y tamizaron hasta obtener un polvo fino. A continuación, el polvo se colocó en un reactor de acero inoxidable con una ventana de vidrio estándar a presión ambiente y bajo una atmósfera inerte. La lámpara de xenón parpadea y todo el proceso de conversión termina en pocos milisegundos.

"Cada kg de biomasa seca puede generar unos 100 litros de hidrógeno y 330 g de biocarbón, lo que supone hasta un 33 % en peso de la masa original de la cáscara de plátano seca", afirma Bhawna Nagar, que trabajó en el estudio. El método también obtuvo un resultado energético positivo calculado de 4,09 MJ por kg de biomasa seca.

Lo más destacable de este método es que sus dos productos finales, el hidrógeno y el biocarbón de carbono sólido, son valiosos. El hidrógeno puede utilizarse como combustible ecológico, mientras que el biocarbón de carbono puede enterrarse y utilizarse como fertilizante o puede emplearse para fabricar electrodos conductores.

"La relevancia de nuestro trabajo se ve reforzada por el hecho de que estamos capturando indirectamente elCO2que almacena en la atmósfera durante años", dice Nagar. "Hemos convertido eso en productos finales útiles en muy poco tiempo utilizando una lámpara de xenón".

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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