Tecnología de producción de hidrógeno con emisiones negativas de carbono
Una nueva perspectiva para la bioenergía con captura y almacenamiento de CO₂
El hidrógeno, considerado la "energía definitiva" para el siglo XXI, presenta ventajas como ser limpio y renovable, además de almacenable y versátil. La Agencia Internacional de la Energía predice que se necesitarán 115 millones de toneladas de hidrógeno en 2030 para que las emisiones globales netas de dióxido de carbono sean cero en 2050. Esto convierte al hidrógeno verde en una vía prometedora hacia una sociedad libre de carbono.
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El uso de biomasa para la producción de hidrógeno permite reducir las emisiones de carbono generadas por los combustibles fósiles, contribuyendo así a resolver la crisis energética, cada vez más grave. La novedosa tecnología de tratamiento térmico alcalino (TTA) para la producción de hidrógeno implica la pirólisis a presión atmosférica y baja temperatura. Desde el punto de vista del ciclo de vida completo de la biomasa, el TTA tiene un importante potencial de "emisiones negativas de carbono" y podría sustituir a algunos combustibles fósiles.
En una revisión publicada en la revista KeAi Carbon Resources Conversion, un equipo de investigadores examinó exhaustivamente los últimos avances en la TCA de biomasa para la producción de hidrógeno. "Hay muchos factores que afectan a la eficacia de la producción de hidrógeno a partir de la TCA de biomasa", explica el primer autor del estudio, Guojie Liu, estudiante de doctorado de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad de Sichuan. "Incluyen el álcali, la materia prima, los catalizadores, los parámetros del proceso y los reactores, entre otros".
"Sin embargo, primero debemos aclarar el papel fundamental y la sinergia del álcali y los catalizadores en la reacción ATT y el mecanismo de conversión de la biomasa, y luego utilizar ese conocimiento para guiar el desarrollo de estrategias de mejora más eficaces e incluso de avances en aplicaciones a mayor escala", añadió Liu.
Para ello, el equipo cree que, para maximizar la eficiencia de la producción de hidrógeno a partir de la reacción ATT, el álcali utilizado debería promover la conversión de la biomasa en pequeños productos intermedios gasificables y el almacenamiento de carbono in situ.
"Además, si se supera la limitación cinética de la reacción de reformación a baja presión y temperatura en el proceso ATT, se puede mejorar la eficiencia de producción de hidrógeno y demostrar plenamente la sinergia entre catalizadores alcalinos y metálicos", explicó Houfang Lu, profesor de la misma escuela.
Tras la revisión, se extrajeron cuatro conclusiones principales. Para comprender mejor la transformación de sustancias modelo a través de distintos álcalis e identificar la biomasa más adecuada, es necesario realizar más estudios. Para establecer un sistema catalizador adecuado basado en los productos intermedios de la reacción ATT, hay que analizar el mecanismo de desactivación del catalizador, la interacción entre el sitio activo y el portador, y la relación estructura-actividad catalítica. Además, a la hora de sopesar las ventajas e inconvenientes de las reacciones in situ y ex situ, el diseño de reactores razonables y el desarrollo de métodos eficientes de entrada/salida son fundamentales para superar problemas como la coquización, la transferencia de masa limitada y la regeneración del catalizador causada por las reacciones sólido-sólido. Por último, hay que realizar una evaluación económica y un análisis del consumo de energía.
"Esperamos que estos puntos guíen los próximos experimentos sobre producción de hidrógeno mediante procesos TCA de biomasa para hacer realidad la industrialización de esta tecnología", expresó Lu.
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