[ad_1]
(noticias nanowerk) Ya funciona: existen varios métodos para utilizar la energía solar para dividir el agua y producir hidrógeno. Lamentablemente, este hidrógeno “verde” es actualmente más caro que el hidrógeno “gris” procedente del gas natural.
Un estudio (comunicación de la naturaleza«Mejora de la biomasa con energía solar mediante hidrogenación acoplada utilizando H in situ (foto) producido electroquímicamente».2«) del Centro Helmholtz de Berlín (HZB) y la Universidad Técnica de Berlín muestra ahora cómo se puede rentabilizar el hidrógeno verde procedente de la luz solar: parte del hidrógeno se utiliza para transformar sustancias químicas crudas obtenidas de la biomasa en sustancias químicas de alta calidad para la industria. Este concepto de coproducción es muy flexible; El mismo sistema se puede utilizar para producir diferentes subproductos según los requisitos.
Debemos alejarnos de los combustibles fósiles lo más rápido posible para limitar el calentamiento global. Por lo tanto, en el sistema energético del futuro, el hidrógeno verde desempeñará un papel importante en el almacenamiento de energía y como materia prima renovable para la producción de productos químicos y materiales para una amplia gama de aplicaciones. Actualmente, el hidrógeno se produce principalmente a partir de gas natural fósil (hidrógeno “gris”).
El hidrógeno “verde”, por otro lado, se produce mediante electrólisis del agua utilizando energía renovable. Un enfoque prometedor es utilizar dispositivos fotoelectroquímicos (PEC) para producir hidrógeno utilizando energía solar. Sin embargo, el hidrógeno de las plantas de PEC es significativamente más caro que el hidrógeno del metano (fósil).
![Ilustración de la unidad fotoelectroquímica e hidrogenación acoplada con energía solar](https://www.nanowerk.com/news2/green/id63784_1.jpg)
Control total sobre las reacciones.
Un equipo liderado por Fatwa Abdi (hasta mediados de 2023 en el HZB, ahora en la City University de Hong Kong) y Reinhard Schomäcker (UniSysCat, TU Berlin) ha investigado ahora cómo cambia el equilibrio cuando parte del hidrógeno se produce en un dispositivo PEC con ácido itacónico (IA) reacciona para formar ácido metil succínico (MSA), todo en el mismo dispositivo. La materia prima, el ácido itacónico, procede de la biomasa y se utiliza como alimento para los animales. El ácido metilsuccínico es un compuesto costoso y requerido por las industrias química y farmacéutica.
En el estudio, el equipo describe cómo controlar las reacciones químicas en el dispositivo PEC variando los parámetros del proceso y la concentración del catalizador homogéneo a base de rodio, que es soluble en agua y ya activo a temperatura ambiente. De esta manera, se podrían utilizar diferentes proporciones de hidrógeno para la hidrogenación del ácido itacónico, lo que podría aumentar o disminuir específicamente la producción de ácido metilsuccínico.
La planta se vuelve rentable para MSA a partir del 11 por ciento de hidrógeno
Con una eficiencia global realista del sistema PEC del 10 por ciento y teniendo en cuenta los costes primarios, así como el funcionamiento, el mantenimiento y el desmantelamiento, la producción de hidrógeno puro sigue siendo demasiado cara en comparación con la producción a partir de gas fósil. Esto se aplica incluso si se supone que la vida útil del sistema PEC es de 40 años.
Este equilibrio cambia cuando la reacción PEC se combina con el proceso de hidrogenación. Aunque sólo el 11 por ciento del hidrógeno producido se convierta en MSA, el coste del hidrógeno cae a 1,5 euros por kilogramo, lo que ya está al mismo nivel que el hidrógeno procedente del reformado con vapor de metano. ¡Y eso incluso con una vida útil del sistema PEC de sólo 5 años! Dado que el precio de mercado del MSA es significativamente más alto que el del hidrógeno, una mayor cantidad de MSA aumenta la rentabilidad. En el experimento se pudo utilizar entre el 11 y el 60 por ciento del hidrógeno específicamente para producir MSA.
Además, un estudio anterior ha demostrado que la coproducción de MSA también acorta el llamado período de recuperación de la energía, es decir, el tiempo que tarda la planta en recuperar la energía utilizada en su producción.
Las coproducciones son cambiantes
El sistema PEC también se puede utilizar para producir otros coproductos simplemente intercambiando la materia prima y el catalizador (soluble): por ejemplo, la acetona podría hidrogenarse para formar isopropanol. “Esta es otra gran ventaja de nuestro concepto de coproducción. Hemos encontrado una forma prometedora de hacer que la producción solar de hidrógeno sea económica”, afirma Fatwa Abdi.
[ad_2]