El hidrógeno es un componente crítico en la fabricación de miles de productos comunes desde el plástico hasta los fertilizantes, pero producir hidrógeno puro es costoso y requiere mucha energía. Ahora, un equipo de investigación de la Universidad de Princeton ha aprovechado la luz solar para aislar el hidrógeno del agua residual industrial.
En un artículo publicado el 19 de febrero en la revista Energía y ciencias ambientales , los investigadores informaron que su proceso duplicó la tasa actualmente aceptada para tecnologías escalables que producen hidrógeno al dividir el agua.
La técnica utiliza una cámara especialmente diseñada con una interfaz de silicio negro de "queso suizo" para dividir el agua y aislar el gas hidrógeno. El proceso es ayudado por bacterias que generan corriente eléctrica cuando consumen materia orgánica en las aguas residuales; la corriente, a su vez, ayuda al proceso de división del agua.
El equipo, dirigido por Zhiyong Jason Ren, profesor de ingeniería civil y ambiental y el Centro Andlinger de Energía y Medio Ambiente, eligió el agua residual de las cervecerías para la prueba. Corrieron el agua residual a través de la cámara, usaron una lámpara para simular la luz solar,y observó la descomposición de los compuestos orgánicos y el hidrógeno burbujeando.
El proceso "nos permite tratar las aguas residuales y generar simultáneamente combustibles", dijo Jing Gu, co-investigador y profesor asistente de química y bioquímica en la Universidad Estatal de San Diego.
Los investigadores dijeron que la tecnología podría atraer a las refinerías y plantas químicas, que generalmente producen su propio hidrógeno a partir de combustibles fósiles y enfrentan altos costos para la limpieza de las aguas residuales.
Históricamente, la producción de hidrógeno se ha basado en petróleo, gas o carbón, y en un método intensivo en energía que implica procesar el stock de hidrocarburos con vapor. Los fabricantes de productos químicos luego combinan el gas de hidrógeno con carbono o nitrógeno para crear productos químicos de alto valor, comometanol y amoníaco. Los dos son ingredientes en fibras sintéticas, fertilizantes, plásticos y productos de limpieza, entre otros productos cotidianos.
Aunque el hidrógeno se puede utilizar como combustible para vehículos, la industria química es actualmente el mayor productor y consumidor de hidrógeno. La producción de productos químicos en países altamente industrializados requiere más energía que la producción de hierro, acero, metales y alimentos, según un informe de 2016 deAdministración de Información Energética de los EE. UU. El informe estima que la producción de productos químicos básicos seguirá siendo el principal consumidor industrial de energía durante las próximas dos décadas.
"Es una situación en la que todos ganan para la industria química y otras industrias", dijo Lu Lu, el primer autor del estudio y un investigador asociado en el Centro Andlinger. "Pueden ahorrar en el tratamiento de aguas residuales y ahorrar en el uso de energía a través deeste proceso de creación de hidrógeno "
Según los investigadores, esta es la primera vez que las aguas residuales reales, no las soluciones de laboratorio, se utilizan para producir hidrógeno mediante fotocatálisis. El equipo produjo el gas continuamente durante cuatro días hasta que se agotaron las aguas residuales, lo cual es significativo, elLos investigadores dijeron que los sistemas comparables que producen productos químicos a partir del agua han fallado históricamente después de un par de horas de uso. Los investigadores midieron la producción de hidrógeno mediante el control de la cantidad de electrones producidos por las bacterias, que se correlaciona directamente con la cantidad de hidrógeno producido.estaba en el extremo superior para experimentos de laboratorio similares y, dijo Ren, dos veces más alto que las tecnologías con el potencial de escalar para uso industrial.
Ren dijo que ve esta tecnología como escalable porque la cámara utilizada para aislar el hidrógeno es modular, y varias se pueden apilar para procesar más aguas residuales y producir más hidrógeno.
Aunque todavía no se ha realizado un análisis del ciclo de vida, los investigadores dijeron que el proceso será al menos neutral en energía, si no es positivo en energía, y elimina la necesidad de combustibles fósiles para crear hidrógeno.
Los investigadores dijeron que probablemente experimentarán con la producción de grandes cantidades de hidrógeno y otros gases en el futuro, y esperan llevar esta tecnología a la industria.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Princeton, Escuela de Ingeniería . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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