En un artículo sobre ciencia energética y medioambiental, investigadores de la Universidad de Princeton informaron que su proceso duplicó la tasa actualmente aceptada para tecnologías escalables que producen hidrógeno por la electrolisis del agua.

La técnica utiliza una cámara especialmente diseñada con una interfaz de silicona negra para dividir el agua y aislar el gas de hidrógeno. El proceso es ayudado por bacterias que generan corriente eléctrica al consumir materia orgánica en las aguas residuales; la corriente, a su vez, ayuda al proceso de división del agua.

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El equipo, dirigido por Zhiyong Jason Ren, profesor de ingeniería civil y ambiental en el Centro Andlinger para la Energía y el Medio Ambiente en Princeton, eligió aguas residuales de cervecerías para realizar la prueba. Hicieron correr el agua a través de la cámara usando una lámpara para simular la luz solar. Se pudo observar la descomposición de los compuestos orgánicos y la formación de una burbuja de hidrógeno.

En un comunicado, los investigadores dijeron que la tecnología podría atraer a refinerías y plantas químicas que generalmente producen su propio hidrógeno a partir de combustibles fósiles y enfrentan altos costos en el tratamiento de las aguas residuales.

Históricamente, la producción de hidrógeno se ha basado en petróleo, gas o carbón, y en un método de uso intensivo de energía que consiste hacer reaccionar hidrocarburos con vapor. Luego, los fabricantes de productos químicos combinan el gas de hidrógeno con carbono o nitrógeno para crear productos químicos de alto valor, como el metanol y el amoníaco.

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El profesor Zhiyong Jason Ren y Lu Lu, investigador asociado en el Centro Andlinger para la Energía y el Medio Ambiente (Foto: Bumper DeJesus, Centro Andlinger para la Energía y el Medio Ambiente)

La industria química es actualmente el mayor productor y consumidor de hidrógeno. La elaboración de productos químicos en países altamente industrializados requiere más energía que la producción de hierro, acero, metales y alimentos, según un informe de 2016 de la Administración de Información de Energía de EEUU.

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«Es una situación en la que todos ganan, tanto las industrias químicas como otras», dijo Lu Lu, el primer autor del estudio e investigador asociado en el Centro Andlinger. «Pueden ahorrar en el tratamiento de aguas residuales y en su uso de energía a través de este proceso de creación de hidrógeno».

Según los investigadores, esta es la primera vez que se utilizan aguas residuales, no soluciones fabricadas en el laboratorio, para producir hidrógeno mediante fotocatálisis. El equipo produjo el gas continuamente durante cuatro días hasta que se agotaron las aguas residuales, lo que resulta significativo, dijeron los investigadores, porque los sistemas comparables que producen químicos a partir de agua fallaron después de un par de horas de uso.

Los investigadores midieron la producción de hidrógeno mediante el monitoreo de la cantidad de electrones producidos por las bacterias, que se correlaciona directamente con la cantidad de hidrógeno producido. La medición se ubicó a la altura máxima de experimentos de laboratorio similares y, según Ren, fue el doble de alta que las tecnologías con potencial para llegar a uso industrial.

Ren dijo, además, que esta tecnología puede crecer fácilmente porque la cámara utilizada para aislar el hidrógeno es modular, y, por lo tanto, pueden apilarse para procesar más aguas residuales y producir más hidrógeno.