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Los científicos aprovechan la energía solar para producir hidrógeno limpio a partir de biomasa

Crédito: Marina Shemesh / dominio público

Un equipo de científicos de la Universidad de Cambridge ha desarrollado una forma de utilizar la energía solar para generar un combustible sostenible y relativamente barato de producir. Está utilizando luz natural para generar hidrógeno a partir de biomasa.

Uno de los desafíos que enfrenta la sociedad moderna es lo que hace con sus productos de desecho. A medida que los recursos naturales disminuyen en abundancia, el uso de residuos para obtener energía se vuelve más urgente tanto para los gobiernos como para las empresas.

La biomasa ha sido una fuente de calor y energía desde el comienzo de la historia registrada. Las reservas de petróleo del planeta se derivan de biomasa antigua que ha estado sujeta a altas presiones y temperaturas durante millones de años. La lignocelulosa es el componente principal de la biomasa vegetal y hasta ahora su conversión en hidrógeno solo se ha logrado mediante un proceso de gasificación que utiliza altas temperaturas para descomponerla por completo.

El Dr. Moritz Kuehnel, del Departamento de Química de la Universidad de Cambridge, coautor principal de un nuevo artículo de investigación publicado en Energía de la naturaleza, dice:

“La lignocelulosa es el equivalente natural al hormigón armado. Consiste en fibras de celulosa fuertes y altamente cristalinas, que se entrelazan con lignina y hemicelulosa que actúan como pegamento. Esta estructura rígida ha evolucionado para dar estabilidad mecánica a plantas y árboles y protegerlos de la degradación. y hace que la utilización química de la lignocelulosa sea un desafío “.

La nueva tecnología se basa en un sencillo proceso de conversión fotocatalítica. Se añaden nanopartículas catalíticas al agua alcalina en la que se suspende la biomasa. Luego, se coloca frente a una luz en el laboratorio que imita la luz solar. La solución es ideal para absorber esta luz y convertir la biomasa en hidrógeno gaseoso que luego se puede recolectar del espacio de cabeza. El hidrógeno está libre de inhibidores de la pila de combustible, como el monóxido de carbono, lo que permite su uso para generar energía.

La nanopartícula es capaz de absorber energía de la luz solar y utilizarla para llevar a cabo reacciones químicas complejas. En este caso, reorganiza los átomos en el agua y la biomasa para formar combustible de hidrógeno y otras sustancias químicas orgánicas, como el ácido fórmico y el carbonato.

El autor principal conjunto, el Dr. David Wakerley, también del Departamento de Química, dice:

“Hay mucha energía química almacenada en la biomasa cruda, pero no está refinada, por lo que no se puede esperar que funcione en maquinaria complicada, como el motor de un automóvil. Nuestro sistema es capaz de convertir las estructuras largas y desordenadas que componen la biomasa en gas hidrógeno, que es mucho más útil. Hemos diseñado específicamente una combinación de catalizador y solución que permite que se produzca esta transformación utilizando la luz solar como fuente de energía. Con esto en su lugar, simplemente podemos agregar materia orgánica al sistema y luego, siempre que sea un día soleado, producir combustible de hidrógeno “.

El equipo utilizó diferentes tipos de biomasa en sus experimentos. Se colocaron trozos de madera, papel y hojas en tubos de ensayo y se expusieron a la luz solar. La biomasa no requirió ningún procesamiento previo.

La tecnología fue desarrollada en el Laboratorio Christian Doppler para Química Sostenible de SynGas en la Universidad de Cambridge. El jefe del laboratorio, Dr. Erwin Reisner, agrega:

“Nuestra tecnología alimentada por luz solar es emocionante, ya que permite la producción de hidrógeno limpio a partir de biomasa sin procesar en condiciones ambientales. Lo vemos como una alternativa nueva y viable a la gasificación a alta temperatura y otros medios renovables de producción de hidrógeno.

El desarrollo futuro se puede prever a cualquier escala, desde dispositivos a pequeña escala para aplicaciones fuera de la red hasta plantas a escala industrial, y actualmente estamos explorando una gama de posibles opciones comerciales “.


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