Desarrollan un nuevo método para producir hidrógeno renovable a partir de biomasa lignocelulósica

La Universidad de Cambridge demuestra que se puede convertir fácilmente en hidrógeno limpio mediante iluminación con luz solar

Hoja de papel colocada en una disolución alcalina iluminada con luz solar


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En un estudio reciente realizado en la Universidad de Cambridge se ha puesto de manifiesto que la biomasa sin procesar (serrín, hojas de vegetales, bálago de cereal) se puede convertir fácilmente  en hidrógeno limpio mediante iluminación con luz solar una disolución acuosa alcalina en la que permanece la biomasa en suspensión y a la que se añaden partículas de un fotocatalizador. El proceso opera en condiciones muy suaves, esto es, presión y temperatura ambientales, lo que contrasta con la tecnología convencional de obtención de hidrógeno a partir de biomasa mediante gasificación. La desventaja de este proceso es que la velocidad de formación de hidrógeno es muy baja.

La lignocelulosa, que es el componente principal de la biomasa del planeta, fue el origen de las reservas de petróleo. Este precursor sometido bajo los estratos sedimentarios de la corteza terrestre a elevadas presiones y temperaturas, en ausencia de aire,  durante millones de años generó las mezclas de hidrocarburos que constituyen el crudo que utilizamos en la actualidad para la producción de combustibles de transporte. Pero las reservas de petróleo han ido disminuyendo de forma muy significativa en las últimas décadas. Esto ha hecho que en la actualidad se exploren vías de transformación del material lignocelulósico en la fabricación de combustibles sintéticos y productos químicos.

La tecnología convencional de fabricación de combustibles sintéticos a partir de biomasa incluye dos etapas: una primera de gasificación para producir una mezcla gaseosa de CO y H2, y una segunda de transformación de esta mezcla en hidrocarburos. El proceso global requiere la construcción de plantas  grandes, lo que implica un coste elevado, a lo que hay que añadir una eficiencia del proceso limitada.

Recientemente un equipo de investigación del laboratorio Christian Doppler de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, ha desarrollado una metodología relativamente sencilla que permite extraer el hidrógeno presente en la biomasa lignocelulósica en un solo paso en condiciones ambientales, esto es, temperatura y presión ambiental con el único recurso de la luz solar. Esta tecnología, que ha sido publicada en la revista Nature Energy 2, 17021 (2017) (doi:10.1038/nenergy.2017.21) consiste básicamente en un simple proceso de conversión fotocatalítica. Se añaden partículas del fotocatalízador en la disolución acuosa alcalina y se mantiene en suspensión conjuntamente con la propia biomasa. El conjunto se ilumina con una lámpara que simula la luz solar. Los fotones absorbidos en las partículas de fotocatalizador son capaces de realizar la transformación del material polimérico de la biomasa y generar hidrógeno libre de monóxido de carbono u otras impurezas.

La limitación del proceso en la actualidad reside en la baja producción de hidrógeno. Resulta evidente que se requieren escalados sucesivos para establecer si la metodología de laboratorio alcanza un desarrollo industrial. De hecho se ha realizado una patente de aplicación de la prueba de concepto.


Autor: J.L.G. Fierro, Instituto de Catálisis y Petroleoquímica, CSIC, Cantoblanco, 28049 Madrid

Bibliografía

D.W. Wakerley, M.F. Kuehnel, K.L. Orchard, K.H. Ly, T.E. Rosser and E. Reisner, Solar-driven reforming of lignocellulose to H2 with a CdS/CdOx photocatalyst, Nature Energy 2, 1 7021 (2017) (doi:10.1038/nenergy.2017.21)

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