Crean una tecnología que produce hidrógeno a partir de aguas residuales capaz de capturar el carbono del biogás

Un grupo de investigadores de la Universidad RMIT en Australia han dado un paso más en la producción de hidrógeno. Han utilizado biosólidos para producir hidrógeno a partir de aguas residuales, en una nueva tecnología que respalda el reciclaje integral de uno de los recursos ilimitados de la humanidad: las aguas residuales. La innovación se centra en el reciclaje avanzado de biosólidos y biogás, subproductos del proceso de tratamiento de aguas residuales.

La tecnología patentada utiliza un material especial derivado de biosólidos para provocar reacciones químicas para producir hidrógeno a partir de biogás.

El enfoque significa que todos los materiales necesarios para la producción de hidrógeno podrían obtenerse in situ en una planta de tratamiento de aguas residuales, sin la necesidad de catalizadores costosos.

El método también atrapa el carbono que se encuentra en los biosólidos y el biogás, lo que en el futuro podría permitir un sector de aguas residuales con emisiones casi nulas.

El investigador principal, profesor asociado Kalpit Shah, dijo que los métodos comerciales existentes para producir hidrógeno eran intensivos en emisiones y capital, y dependían en gran medida del gas natural.

“Nuestra tecnología alternativa ofrece un enfoque sostenible, rentable, renovable y eficiente para la producción de hidrógeno”, dijo Shah, director adjunto del Centro de Capacitación ARC para la Transformación del Recurso de Biosólidos de Australia en RMIT.

“Para permitir la transición a una economía circular, necesitamos tecnología que nos permita exprimir todo el valor de los recursos que normalmente se desperdiciarían. Nuestra nueva tecnología para fabricar hidrógeno se basa en materiales de desecho que se encuentran esencialmente en un suministro ilimitado. Al aprovechar el poder de los biosólidos para producir un combustible completamente limpio a partir del biogás, al tiempo que se previenen las emisiones de gases de efecto invernadero, podemos ofrecer una verdadera ventaja ambiental y económica”, explicó.

Los biosólidos se utilizan comúnmente como fertilizantes y enmienda del suelo en la agricultura, pero alrededor del 30% de los recursos de biosólidos del mundo se almacenan o se envían a vertederos, lo que crea un desafío ambiental.

El Dr. Aravind Surapaneni, investigador senior y científico de planificación en South East Water y también director adjunto del Centro de Capacitación ARC para la Transformación del Recurso de Biosólidos de Australia, dijo que la investigación sobre usos nuevos y valiosos de los biosólidos era vital.

“El sector de las aguas residuales busca constantemente desarrollar nuevas formas de transformar los biosólidos en productos de alto valor, de formas ambientalmente sostenibles y responsables”, dijo Surapaneni.

Cómo funciona la tecnología

En el nuevo método, publicado en el  International Journal of Hydrogen Energy, los biosólidos se convierten primero en biocarbón, una forma de carbón rica en carbono que se utiliza para mejorar la salud del suelo.

El biocarbón derivado de biosólidos contiene algunos metales pesados, lo que lo convierte en un catalizador ideal para producir hidrógeno a partir del biogás.

Como parte del estudio experimental a escala de banco, los investigadores probaron el proceso con un gas rico en metano que se asemeja al biogás.

Demostraron que el biocarbón hecho de biosólidos es altamente efectivo para descomponer el gas en sus elementos componentes: hidrógeno y carbono.

El proceso de descomposición también se puede llevar a cabo en un reactor especialmente diseñado e hiper-eficiente  desarrollado y patentado por RMIT , que puede producir tanto hidrógeno como un biocarbón de alto valor que está recubierto con nanomateriales de carbono.

Al convertir el carbono que se encuentra en el biogás y los biosólidos en nanomateriales de carbono avanzados, su método también puede capturar y secuestrar el gas de efecto invernadero para evitar su liberación a la atmósfera.

El biocarbón recubierto con nanomateriales de carbono producido a través de la nueva técnica tiene una gama de aplicaciones potenciales que incluyen la remediación ambiental, la mejora de los suelos agrícolas y el almacenamiento de energía.

Tecnología de reactor patentada

Shah dijo que el reactor único desarrollado por el equipo de la Escuela de Ingeniería RMIT estaba en el corazón de este innovador enfoque de reciclaje.

«Hemos optimizado radicalmente la transferencia de calor y masa en nuestro reactor, al tiempo que reducimos la tecnología para hacerlo altamente móvil», dijo.

“No hay reactores disponibles que puedan lograr una integración de masa y calor tan bien, en un paquete tan pequeño y rentable. Y aunque ya es energéticamente eficiente, con una mayor integración, este reactor podría convertir la conversión de biosólidos y biogás en un proceso que realmente produce energía en lugar de consumirla».

Además de utilizarse en el tratamiento de aguas residuales, el nuevo reactor tiene aplicaciones potenciales en las industrias de biomasa, plásticos y revestimientos.

La investigación fue apoyada por South East Water, que probará la tecnología de conversión de biosólidos y biogás en una planta piloto que se encuentra actualmente en proceso de fabricación.

El Dr. David Bergmann, Gerente de Investigación y Desarrollo de South East Water, dijo que la tecnología tenía potencial para ser adoptada por la industria.

“Apoyar este tipo de tecnologías emergentes innovadoras es una parte importante de nuestro compromiso con la reducción de emisiones y un enfoque de economía circular que involucre aguas residuales”, dijo Bergmann.

El Centro de Capacitación del Consejo de Investigación de Australia para la Transformación de los Recursos de Biosólidos de Australia, con sede en RMIT, reúne la experiencia de 20 socios nacionales e internacionales de Australia, el Reino Unido y los EEUU, incluidas universidades, el sector de aguas residuales y socios industriales aliados.