La producción de hidrógeno mediante el reformado fotocatalítico ha abierto un nuevo y prometedor horizonte. Investigadores de Reino Unido han demostrado la capacidad de la biomasa para obtener hidrógeno de una manera más económica y sostenible.

El hidrógeno, a parte de otros usos, se ha caracterizado como vector energético y  está en el centro de numerosos estudios en todo el mundo. En los últimos años, se han desarrollado e investigado varios métodos nuevos para obtener este compuesto de una forma más ecológica y sin depender de la  energía fósil.

Se ha demostrado la capacidad de producir hidrógeno mediante el reformado catalítico o fotorreformado de Chewings festuca, una gramínea forrajera tropical.

Chewings festuca. Fuente:  Garrett Schultz

Chewings festuca. Fuente: Garrett Schultz

A. Caravaca y otros científicos destacaron en una publicación del 2016 lo siguiente:

“Hemos estudiado por primera vez, utilizando todos nuestros conocimiento, la producción de hidrógeno por el reformado fotocatalítico de Chewings festuca como una biomasa verde y sostenible”.

Al comienzo, el hidrógeno limpio mediante fotoreformado catalítico se desarrolló usando bioalcoholes como el metanol, etanol o glicerol que se producen del almidón, azúcares y aceites. Todos estos productos se utilizan en la industria alimentaria, por lo que se produce un conflicto que se quiere evitar.

GA

Producción de hidrógeno mediante fuentes renovables.: biomasa y fotocatálisis. Fuente: Navarro, Sánchez-Sánchez, Álvarez, del Valle y Fierro, 2008.

Para evitar esta situación, se empezó a usar la celulosa procedente de la fracción lignocelulósica de la biomasa. Esta fracción es la parte leñosa de la biomasa y está formada por lignocelulosa, celulosa y lignina.

La celulosa es el biopolímero más abundante del mundo, está compuesto por cadenas de glucosas que durante el fotoreformado, con el efecto de la luz solar y el catalizador se produce la hidrólisis de estas cadenas, liberando las glucosas que son las que reaccionan para producir el hidrógeno. La reacción química global se representa de la siguiente manera:

(C6H10O5)n + 7n H2O à 6n CO2 + 12n H2

Los catalizadores empleados en la reacción son metales (Pt, Pd, Ag, Au) con un soporte (TiO2, Cu2O, Cd0.5Zn0.5S, Fe2O3). También encontramos estudios empleando metales no preciosos (Ni), por ser más económicos y abundantes. Se ha comprobado que muestran una actividad catalítica muy alta, lo que implica rendimientos del fotoreformado muy buenos.

En el gráfico observamos como la biomasa verde podría destinarse a este uso con buenos resultados en comparación con la celulosa purificada.

Comparación de la producción de hidrógeno. Fuente: A. Caravaca, W. Jones, C. Hardacre, M.Bowker.

Comparación de la producción de hidrógeno. Fuente: A. Caravaca, W. Jones, C. Hardacre, M.Bowker.

A. Caravaca y su grupo concluyen que:

“Este proceso muestra un gran potencial para una economía eficiente del hidrógeno. Permite la producción de hidrógeno directamente desde el componente principal de la biomasa (celulosa), eluyendo la necesidad de cualquier proceso intermedio (fermentación, etc.)”.

El potencial de la biomasa para la producción de hidrógeno también ha sido estudiado en la Universidad de Castilla-La Mancha (España). El grupo de investigación de Lapuerta y Hernández, junto con la colaboración de HUSESOLAR y el Centro de Desarrollo Tecnológico Industrial, estudian la producción de hidrógeno a partir de la gasificación de biomasa junto con un proceso Water-Gas Shift.

Lapuerta y Hernández destacaron en la publicación que:

“Será necesario llevar a cabo una segunda fase de escalado a nivel industrial para realizar una evaluación técnico-económica del proceso a gran escala“.

 

Se espera que en los próximos años, los combustibles y las fuentes de energía limpias crecerán para verlas maduradas e incorporadas a la red mundial de energía.

Como se ha dicho anteriormente, hasta ahora la biomasa era procesada para obtener y purificar la celulosa, pero esta nueva perspectiva garantiza un método más sencillo, sostenible y rápido de producir hidrógeno.

 

Acerca del autor:

Igor de las Heras López, es uno de los estudiantes en prácticas de Bioenergy Crops Ltd. Colaboró con nosotros durante los meses de julio a  septiembre (2016) trabajando en  innovadoras vías de desarrollo de una  bio-refinería. Igor  es ingeniero químico especializado en el procesamiento de la biomasa verde y su a conversión a energía y biomateriales.