La técnica emplea fotoelectrodos de silicio y furfural extraído de los residuos de caña de azúcar para producir H₂ sin emitir dióxido de carbono.
- Hidrógeno verde, sin emisiones de CO₂
- Usa residuos de caña de azúcar + luz solar.
- Eficiencia: 4 veces superior al estándar del Departamento de Energía de EE. UU.
- Electrodo de silicio cristalino, sistema sin energía externa.
- Subproducto: ácido furóico de alto valor comercial.
- Sistema estable, refrigeración automática bajo el agua.
Una nueva vía para el hidrógeno renovable
Un equipo de investigadores de la Escuela de Ingeniería Energética y Química de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST), en colaboración con el Departamento de Ciencia de Materiales de la misma institución, ha desarrollado una tecnología innovadora para la producción de hidrógeno (H₂) a partir de residuos de caña de azúcar y luz solar.
Este proceso aprovecha los desechos de biomasa, concretamente el furfural extraído de la caña de azúcar, como materia prima para la generación de H₂, lo que permite evitar las emisiones de dióxido de carbono (CO₂) asociadas a los métodos tradicionales basados en gas natural.
¿Cómo funciona el sistema?
El núcleo del sistema es una célula fotoelectroquímica (PEC) equipada con un fotoelectrodo de silicio cristalino y un electrodo de cobre. El proceso comienza cuando el fotoelectrodo absorbe la luz solar, generando electrones que permiten la reducción del agua y del furfural para producir H₂.
El diseño es altamente eficiente gracias a dos aspectos clave:
- Oxidación del furfural en el electrodo de cobre, generando H₂ y como subproducto ácido furóico, un compuesto con aplicaciones industriales.
- División del agua en el fotoelectrodo de silicio, donde también se produce H₂, duplicando teóricamente la producción en comparación con los sistemas PEC convencionales.
Rendimiento y eficiencia
El sistema alcanza una tasa de producción de 1,4 milimoles por centímetro cuadrado por hora (mmol/cm²·h), lo que representa casi cuatro veces el objetivo de 0,36 mmol/cm²·h establecido por el Departamento de Energía de los Estados Unidos para la comercialización del hidrógeno solar.
Esto es posible gracias a:
- Densidad de fotocorriente alta, gracias al uso de silicio cristalino.
- Oxidación del furfural que equilibra el bajo voltaje (0,6 V) del silicio sin requerir energía externa.
- Estructura de contacto posterior interdigitado (IBC) que reduce las pérdidas de voltaje y mejora la eficiencia.
- Protección del electrodo mediante capas de níquel y vidrio, aumentando la durabilidad.
- Efecto de autorrefrigeración por inmersión, mejorando la estabilidad frente a otras configuraciones acopladas externamente.
Potencial de esta tecnología
La producción de hidrógeno verde mediante este método representa una solución concreta para avanzar hacia una economía energética sin emisiones de carbono, reduciendo la dependencia del gas natural y otros combustibles fósiles. Además, el aprovechamiento de residuos agrícolas como la caña de azúcar contribuye a la economía circular, transformando desechos en recursos de alto valor.
El subproducto generado, ácido furóico, es utilizado en la fabricación de resinas, plásticos biodegradables y productos farmacéuticos, añadiendo un valor económico adicional al proceso.
En el contexto global, esta tecnología podría:
- Descentralizar la producción de hidrógeno, acercándola a las zonas rurales productoras de biomasa.
- Fomentar la independencia energética local.
- Reducir los costos del hidrógeno renovable, facilitando su adopción en transporte, almacenamiento de energía y procesos industriales.
El desarrollo de tecnologías como esta es esencial para alcanzar los objetivos de descarbonización y transición energética, acercándonos a un futuro más limpio, eficiente y sostenible.
Más información: Myohwa Ko et al, Acoplamiento de la oxidación de furfural para la producción de hidrógeno sin sesgos utilizando fotoelectrodos de silicio cristalino, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-58000-4
Hebert Añes dice
Excelente Información, felicitaciones a los científicos Surcoreanos!👍