¿Como revolucionar el mercado energético produciendo hidrógeno?


Un equipo de investigadores en Virginia Tech ha descubierto una forma de extraer hidrógeno de cualquier planta, un avance que tiene el potencial de crear una fuente de combustible ambientalmente amigable y de bajo costo.

“Nuestro nuevo proceso podría acabar con la dependencia de combustibles fósiles”, afirmó Y.H. Percival Zhang, profesor asociado de ingeniería de sistemas biológicos de la Escuela de Agricultura y Ciencias de la Vida en Virginia Tech. “El hidrógeno es uno de los biocombustibles más importantes del futuro”.

Zhang y su equipo han tenido éxito en la obtención de xilosa, el azúcar más abundante en cualquier planta, para producir una gran cantidad de hidrógeno que antes solo era viable en el papel. El método de Zhang puede ser llevado a cabo utilizando cualquier fuente de biomasa.

Este nuevo y ecológico método de producir hidrógeno utiliza fuentes naturales renovables, tiene casi cero emisiones de gases de efecto invernadero y no requiere de metales pesados o costosos. Otros métodos para producir hidrógeno son costosos y producen gases de efecto invernadero.

El departamento de energía de Estados Unidos indicó que el hidrógeno como combustible tiene el potencial de reducir dramáticamente la dependencia de combustibles fósiles y que los fabricantes están tratando de desarrollar vehículos que funcionen mejor con celdas de hidrógeno  A diferencia de los motores impulsados por gasolina y gas, los cuales generan contaminación, el único producto resultante del hidrógeno es agua. El descubrimiento de Zhang abre la puerta para desarrollar combustibles económicos y renovables.

Jonathan R. Mielenz, jefe de la división de tecnologías de bio-ciencia en el laboratorio nacional Oak Ridge, que conoce el trabajo de Zhang pero no tiene relación con el proyecto, dijo que el descubrimiento tiene el potencial de lograr un gran impacto en la producción de fuentes alternativas de energía.

“La clave de este increíble desarrollo es que Zhang está utilizando el azúcar de mayor prevalencia en plantas para producir el hidrógeno , indicó Mielenz. “Esto se suma a los ya significativos beneficios del hidrogeno y reduce los costos totales de la producción de hidrógeno por medio de biomasa”.

Mielenz afirmó que el proceso de Zhang puede encontrar un nicho de mercado en unos 3 años a partir del lanzamiento de la tecnología. Zhang, por su parte, afirmó que cuando esté disponible para su comercialización, tendrá la posibilidad de lograr un cambio enorme en las sociedades.

“El potencial de ganancias y beneficios medioambientales son las razones por las cuales las compañías automotrices, petroleras y de energía están trabajando en celdas de combustible de hidrógeno para vehículos como forma de impulsar el transporte del futuro”, afirmó Zhang. “Muchas personas creen que entraremos en una economía basada en el hidrógeno pronto, con una capacidad de mercado de al menos 1 trillón de dólares solamente en Estados Unidos”.

Los principales obstáculos para la producción comercial de hidrógeno a partir de biomasa incluían previamente los altos costos de los procesos utilizados y la poca cantidad de productos en el mercado. Sin embargo, Zhang piensa que ha encontrado la respuesta a estos problemas.

Por siete años, el equipo de Zhang se ha enfocado en encontrar formas no tradicionales de producir hidrógeno de rendimiento elevado a bajos costos, investigando específicamente combinaciones enzimáticas, descubriendo nuevas enzimas y modificando enzimas existentes con propiedades adecuadas.

El equipo libera el hidrógeno de alta pureza bajo condiciones suaves de reacción a 50 grados centígrados y presión atmosférica normal. Los biocatalizadores utilizados para liberar el hidrógeno son grupos de enzimas aisladas artificialmente de diferentes microorganismos que prosperan a temperaturas elevadas, algunos de los cuales pueden crecer a temperaturas cercanas al punto de ebullición en el agua.

Los investigadores escogieron la xilosa, la cual comprende cerca del 30 por ciento de las paredes celulares vegetales. Pero a pesar de su abundancia, el uso de xilosa para obtener hidrógeno ha sido limitado. Los microorganismos naturales o modificados utilizados por la mayoría de científicos en sus experimentos no pueden producir hidrógeno de alto rendimiento porque estos microorganismos crecen y se reproducen en lugar de dividir las moléculas de agua para obtener hidrógeno de alta calidad.

Para liberar el hidrógeno  los científicos en Virginia Tech separaron un buen número de enzimas de sus microorganismos de origen para crear un cóctel de enzimas personalizado que de otra forma no ocurriría en la naturaleza. Las enzimas, cuando son combinadas con xilosa y un polifosfato, liberan una increíble cantidad de hidrógeno existente en la xilosa, resultando en cerca de 3 veces más hidrógeno comparado con la producción de similares microorganismos.

La energía almacenada en la xilosa permite que se dividan las moléculas de agua, obteniendo hidrógeno de alta pureza que puede ser directamente utilizado por celdas de combustible PEM (Membrana de Intercambio de Protones).Como si fuera poco, esta reacción ocurre a bajas temperaturas generando energía de hidrógeno  la cual es mayor a la energía almacenada en la xilosa y el polifosfato. Esto da como resultado una eficiencia energética de más del 100 por ciento, es decir, una ganancia neta. Esto significa que el calor residual a bajas temperaturas puede ser utilizado para producir energía química de hidrógeno de alta calidad por primera vez en la historia. Otros procesos que convierten azúcar en biocombustibles tales como etanol y butanol tienen eficiencias energéticas menores al 100 por ciento, resultando en desperdicio de energía.

En investigaciones previas Zhang utilizó enzimas para producir hidrógeno por medio de almidón, pero la reacción requería una fuente de alimentación que hacia el proceso muy costoso para su producción en masa.
“En realidad no tiene sentido utilizar recursos naturales no renovables para producir hidrógeno, afirmó Zhang. “Pensamos que este descubrimiento es un verdadero progreso en el desarrollo de fuentes alternativas de energía”.

Fotografía por Razi Marysol Machay

Silvio Sánchez

Soy la fundadora de TodoSalud.co, una estudiante de enfermería apasionada con la salud y la comunicación. Puedes seguirme en youtube, donde subo videos sobre maternidad; tambien en Instagram y Facebook :)