La producción de hidrógeno a partir de biomasa es una forma prometedora de crear una fuente de energía sostenible.
Existen dos métodos principales para conseguirlo: la gasificación de biomasa y la pirólisis de biomasa seguida de reformado con vapor.
Estos procesos convierten la biomasa en hidrógeno y otros gases sin combustión, lo que puede dar lugar a bajas emisiones netas de carbono.
¿Cómo se produce hidrógeno a partir de la biomasa? Explicación de los 5 métodos clave
1. Gasificación de la biomasa
La gasificación de la biomasa es un proceso que consiste en calentar la biomasa a altas temperaturas, normalmente por encima de 700ºC.
Esto se hace en presencia de una cantidad controlada de oxígeno y/o vapor.
A diferencia de los métodos tradicionales de combustión, este proceso no implica combustión.
La biomasa se convierte en una mezcla de gases, principalmente monóxido de carbono, hidrógeno y dióxido de carbono.
La reacción puede simplificarse utilizando la glucosa como sustituto de la celulosa en la biomasa: [ C6H12O6 + O2 + H2O → CO + CO2 + H2 + otras especies ]
A continuación, esta mezcla de gases experimenta una reacción de cambio agua-gas, en la que el monóxido de carbono reacciona con el agua para producir hidrógeno y dióxido de carbono adicionales: [ CO + H2O → CO2 + H2 ]
A continuación, el hidrógeno se separa de la corriente de gas mediante adsorbedores o membranas especiales.
2. Pirólisis de biomasa y reformado con vapor
En este proceso de dos etapas, la biomasa se somete primero a pirólisis.
La pirólisis consiste en calentar la biomasa en ausencia de oxígeno para descomponerla en compuestos volátiles y un residuo sólido.
A continuación, los compuestos volátiles, que incluyen bioaceite y gases, se someten al reformado con vapor.
El reformado con vapor es un proceso catalítico en el que estos compuestos volátiles reaccionan con vapor a altas temperaturas para producir hidrógeno, monóxido de carbono y dióxido de carbono.
El catalizador óptimo para este proceso, estudiado con materiales como el bagazo de caña de azúcar, la paja de trigo y la cáscara de arroz, es la Ni-dolomita al 10% en peso.
La cáscara de arroz produjo el mayor rendimiento de hidrógeno entre estos materiales.
3. Retos e investigación
Los principales retos a los que se enfrenta la producción de hidrógeno mediante la gasificación de biomasa son la reducción de los costes asociados a los bienes de equipo y a las materias primas de biomasa.
La investigación se centra en el desarrollo de nuevas tecnologías para sustituir el actual proceso criogénico utilizado para separar el oxígeno del aire en el gasificador.
También se pretende mejorar las tecnologías de membrana para separar mejor el hidrógeno.
Otra área de investigación es la intensificación del proceso mediante la combinación de pasos en menos operaciones.
4. Vías prometedoras para la producción sostenible de hidrógeno
Estos métodos ofrecen vías prometedoras para la producción sostenible de hidrógeno.
Contribuyen a la sostenibilidad general de las fuentes de energía al utilizar recursos renovables de biomasa.
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