Investigadores del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Monash, de la Academia de Investigación IITB-Monash de Mumbai y del Departamento de Ingeniería Química del Instituto Indio de Tecnología han usado la tecnología de gasificación por volatilización flash reactiva (RFV) para producir hidrógeno a partir de microalgas, dando lugar a formas de energía más nuevas y limpias.
Los resultados muestran que las emisiones de gases de efecto invernadero de la producción de hidrógeno mediante RFV en microalgas es un 36% menor en comparación con el mejor sistema actual para la producción de hidrógeno.
Si se integran otros procesos de energía renovable las emisiones de carbono podrían disminuir hasta un 87%.
La investigación, publicada en el Journal of Cleaner Production, muestra también que, con el coste actual del hidrógeno, 10 $/kg, y usando la RFV, el periodo de recuperación de la inversión inicial es de sólo 3,78 años, con una tasa interna de retorno del 22%.
El equipo dirigido por Monash es el líder mundial en tecnología y análisis de gasificación por RFV.
La RFV es un proceso de gasificación que usa oxígeno y vapor para convertir la biomasa o los materiales de carbono basados en combustibles fósiles en gases.
Actualmente, la producción de microalgas no satisface la demanda comercial. Sin embargo, el cultivo de microalgas para aplicaciones energéticas también podría proporcionar fuentes de ingresos adicionales a las comunidades rurales, convirtiéndolas potencialmente en autosuficientes, afirman los investigadores.
El hidrógeno y el metano son fuentes limpias de combustible y de síntesis química verde sólo si se producen a partir de recursos renovables. En la actualidad, el 96% del hidrógeno y todo el metano se producen con recursos no renovables.
Las microalgas como materia prima resultan atractivas por su elevada eficacia de fijación del dióxido de carbono, su tasa de crecimiento, su eficiencia fotosintética, su capacidad para crecer en aguas salobres y la posibilidad de cultivarlas en terrenos no aptos para la agricultura.
La integración del agua y la electricidad renovable con la cosecha de microalgas puede abaratar los costes y aumentar la sostenibilidad de la producción de hidrógeno a partir de este proceso.
Akshat Tanksale, profesor Universidad de Monash, coautor de la investigación.
El Dr. Yogendra Shastri, del Departamento de Ingeniería Química de la Academia de Investigación IITB-Monash de Mumbai, dijo que la preocupación por el cambio climático ha hecho que se busquen cada vez más opciones energéticas más limpias, y las microalgas podrían ser un candidato potencial para producir combustible renovable.
El hidrógeno está reconocido como un combustible limpio, ya que no emite gases de efecto invernadero cuando se usa. Sin embargo, la producción de hidrógeno también tiene que ser sostenible.
La producción de biodiésel a partir de microalgas es limitada debido a la escasa eficacia de la extracción de lípidos, inferior al 20%, y al elevado coste de la recolección y el secado de las microalgas.
Además, la producción de hidrógeno y metano a partir de microalgas aún no se ha comercializado debido a los costosos pretratamientos, como la recolección, el secado y la extracción de lípidos; la baja eficiencia de conversión del carbono y la acumulación de alquitrán.
Dr. Yogendra Shastri
Los investigadores llevaron a cabo la RFV de las microalgas a temperaturas que oscilaban entre los 550 y los 650 °C usando vapor como agente gasificador. De este modo, no fue necesario deshidratar o secar las microalgas y se redujo considerablemente el consumo de energía.
Usando la empresa india JSW Steel como caso de estudio para su fuente de CO2 para el cultivo de microalgas, el equipo de investigación calculó que se dispondría de algo menos de 12.800 kg por hora de microalgas para la producción de hidrógeno a un ritmo de 1.240 kg/h.
Aunque los costes de desarrollo de la infraestructura para el cultivo de microalgas y su posterior refinado en hidrógeno y metano son caros, el rendimiento global de la inversión a largo plazo podría hacer que el hidrógeno y el metano fueran fuentes de combustible rentables y respetuosas con el medio ambiente.
Suponiendo un precio de mercado de 10 $/kg para el hidrógeno comprimido a 700 bares de presión, el periodo de recuperación de la inversión en la producción de hidrógeno fue de 3,78 años, con un retorno de la inversión cercano al 25%. Además, el impacto en el cambio climático del ciclo de vida fue de 7,56 kg de dióxido de carbono por cada kilogramo de hidrógeno producido.
Se trata de una mirada apasionante a los recursos y la tecnología de que dispone el mundo en nuestra búsqueda de la reducción del uso de combustibles fósiles y la reducción drástica de las emisiones de carbono.
Dr. Pratik Gholkar, estudiante de investigación de la Academia de Investigación IITB-Monash de Mumbai.
Más información: www.sciencedirect.com
Vía www.monash.edu
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