A medida que aumenta la demanda mundial de energ\u00eda, tambi\u00e9n aumenta nuestro consumo de combustibles f\u00f3siles. El resultado es un aumento masivo de las emisiones de gases de efecto invernadero con efectos ambientales severamente adversos. Para abordar esto, los cient\u00edficos han estado buscando fuentes de energ\u00eda alternativas y renovables.<\/p>\n\n\n\n
Un candidato principal es el hidr\u00f3geno producido a partir de desechos org\u00e1nicos, o biomasa, de plantas y animales. La biomasa tambi\u00e9n absorbe, elimina y almacena CO2 de la atm\u00f3sfera, mientras que la descomposici\u00f3n de la biomasa puede provocar emisiones negativas o la eliminaci\u00f3n de gases de efecto invernadero. Pero a pesar de que la biomasa anuncia un camino a seguir, a\u00fan queda la cuesti\u00f3n de cu\u00e1l es la mejor manera de maximizar su conversi\u00f3n en energ\u00eda.<\/p>\n\n\n\n
Gasificaci\u00f3n de biomasa El gas de s\u00edntesis es una mezcla de hidr\u00f3geno, metano, mon\u00f3xido de carbono y otros hidrocarburos, y esos son los que se utilizan como biocombustible para generar energ\u00eda. Por otro lado, el biocarb\u00f3n a menudo se considera un desecho de carbono s\u00f3lido, aunque se puede utilizar en aplicaciones agr\u00edcolas.<\/p>\n\n\n\n Pir\u00f3lisis de biomasa La pir\u00f3lisis flash tiene lugar a 600\u00b0C y produce la mayor cantidad de gas de s\u00edntesis y tiene el tiempo de residencia m\u00e1s bajo. Desafortunadamente, tambi\u00e9n necesita reactores especializados que puedan manejar altas temperaturas y presiones.<\/p>\n\n\n\n Banana split para la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno El m\u00e9todo realiza pir\u00f3lisis con luz de flash utilizando una l\u00e1mpara de xen\u00f3n, com\u00fanmente utilizada para curar tintas met\u00e1licas para productos electr\u00f3nicos impresos. El grupo de Girault tambi\u00e9n ha utilizado el sistema en los \u00faltimos a\u00f1os para otros fines, como sintetizar nanopart\u00edculas.<\/p>\n\n\n\n La luz de flash blanca de la l\u00e1mpara proporciona una fuente de energ\u00eda de alta potencia, as\u00ed como pulsos cortos que promueven reacciones qu\u00edmicas fotot\u00e9rmicas. La idea es generar un potente disparo de luz de flash, que la biomasa absorba y que desencadene instant\u00e1neamente una conversi\u00f3n de biomasa fotot\u00e9rmica en gas de s\u00edntesis y biocarb\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n Esta t\u00e9cnica de flasheo se us\u00f3 en diferentes fuentes de biomasa: c\u00e1scaras de pl\u00e1tano, mazorcas de ma\u00edz, c\u00e1scaras de naranja, granos de caf\u00e9 y c\u00e1scaras de coco, todos los cuales se secaron inicialmente a 105\u00b0C durante 24 horas y luego se molieron y tamizaron hasta obtener un polvo fino. A continuaci\u00f3n, el polvo se coloc\u00f3 en un reactor de acero inoxidable con una ventana de vidrio est\u00e1ndar a presi\u00f3n ambiente y bajo una atm\u00f3sfera inerte. La l\u00e1mpara de xen\u00f3n parpadea y todo el proceso de conversi\u00f3n finaliza en unos pocos milisegundos.<\/p>\n\n\n\n “Cada kg de biomasa seca puede generar alrededor de 100 litros de hidr\u00f3geno y 330 g de biocarb\u00f3n, que es hasta el 33% en peso de la masa de c\u00e1scara de pl\u00e1tano seca original”, dice Bhawna Nagar, quien trabaj\u00f3 en el estudio. El m\u00e9todo tambi\u00e9n tuvo un resultado energ\u00e9tico calculado positivo de 4,09 MJ por kg de biomasa seca.<\/p>\n\n\n\n Lo que destaca en este m\u00e9todo es que sus dos productos finales, el hidr\u00f3geno y el biocarb\u00f3n de carbono s\u00f3lido, son valiosos. El hidr\u00f3geno se puede usar como combustible verde, mientras que el biocarb\u00f3n de carbono se puede enterrar y usar como fertilizante o se puede usar para fabricar electrodos conductores.<\/p>\n\n\n\n “La relevancia de nuestro trabajo se ve reforzada por el hecho de que estamos capturando indirectamente las reservas de CO2 de la atm\u00f3sfera durante a\u00f1os”, dice Nagar. “Lo hemos convertido en productos finales \u00fatiles en muy poco tiempo usando una l\u00e1mpara de flash de xen\u00f3n”.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Actualmente existen dos m\u00e9todos principales para convertir la biomasa en energ\u00eda: la gasificaci\u00f3n y la pir\u00f3lisis. La gasificaci\u00f3n pone la biomasa s\u00f3lida o l\u00edquida a temperaturas en torno a los 1.000\u00b0C, convirti\u00e9ndola en gas y compuestos s\u00f3lidos; el gas se llama syngas mientras que el s\u00f3lido es biochar.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>El otro m\u00e9todo, la pir\u00f3lisis de biomasa, es similar a la gasificaci\u00f3n excepto que la biomasa se calienta a temperaturas m\u00e1s bajas, entre 400 y 800\u00b0C y a presiones de hasta 5 bares en una atm\u00f3sfera inerte. Hay tres tipos de pir\u00f3lisis: pir\u00f3lisis convencional, r\u00e1pida y flash. De las tres, las dos primeras toman m\u00e1s tiempo y tienen la mayor producci\u00f3n de carb\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Ahora, los cient\u00edficos dirigidos por el profesor Hubert Girault de la Escuela de Ciencias B\u00e1sicas de la EPFL han desarrollado un nuevo m\u00e9todo para la fotopir\u00f3lisis de biomasa que produce no solo gas de s\u00edntesis valioso, sino tambi\u00e9n un biocarb\u00f3n de carbono s\u00f3lido que se puede reutilizar en otras aplicaciones. El trabajo se publica en Chemical Science.<\/p>\n\n\n\n