En un avance que podría revolucionar la producción de energía limpia, científicos australianos han desarrollado dos sistemas energéticamente eficientes y económicamente viables para generar hidrógeno verde a partir de urea, presente en la orina humana o en aguas residuales.
Ambos sistemas representan una alternativa prometedora a la electrólisis convencional del agua, proceso que si bien es limpio, requiere una alta demanda energética y por tanto resulta costoso frente a los métodos tradicionales —pero contaminantes— de obtención de hidrógeno a partir de combustibles fósiles (hidrógeno gris).
Menor consumo eléctrico y subproductos no tóxicos
Los investigadores del Centro de Excelencia para la Ciencia e Innovación del Carbono del Consejo Australiano de Investigación (COE-CSI) y de la Universidad de Adelaida han logrado superar dos de las principales limitaciones históricas de la electrólisis con urea: la baja eficiencia de extracción de hidrógeno y la generación de subproductos nitrogenados tóxicos como nitratos y nitritos.
Los nuevos sistemas logran producir nitrógeno gaseoso inocuo, reduciendo además entre un 20 % y un 27 % del consumo eléctrico frente a la electrólisis de agua, según los resultados publicados en las revistas Angewandte Chemie International Edition y Nature Communications.
De la orina al hidrógeno: economía circular
La innovación no radica solo en la mejora del proceso, sino en la fuente misma de urea: en lugar de utilizar urea pura, que requiere un costoso y contaminante proceso industrial (síntesis de Haber-Bosch), los investigadores han demostrado que es posible usar orina humana o aguas residuales con alto contenido de nitrógeno, reduciendo así la huella ambiental del sistema.
"Si estos sistemas se escalan, no solo permitirán generar hidrógeno verde más barato, sino también remediar ambientes acuáticos contaminados con nitrógeno", explicó el profesor Yun Zheng, uno de los autores principales.
Superando barreras técnicas
Uno de los principales retos de usar orina en electrólisis es la presencia de cloruros, que puede generar cloro y corroer el ánodo del sistema. Para enfrentarlo, los investigadores desarrollaron un mecanismo de oxidación mediado por cloro, con catalizadores de platino sobre soportes de carbono, que estabiliza el proceso.
"En el primer sistema, diseñamos una electrólisis sin membrana y de bajo costo con urea pura. En el segundo, usamos orina y un catalizador con platino para mantener la eficiencia y evitar la corrosión", detalló el profesor Shaobin Qiao.
A pesar del éxito, los investigadores reconocen que el uso de platino es insostenible a largo plazo, por tratarse de un metal escaso y costoso. Por eso, uno de los próximos objetivos del equipo será desarrollar catalizadores a base de metales no preciosos, con estructuras de carbono, para abaratar y extender la tecnología.
Hidrógeno verde accesible y economía circular
Este avance abre la puerta a una doble solución ambiental: producción de energía limpia y tratamiento de residuos humanos y urbanos. Si se logra su escalado industrial, podría abaratar significativamente el costo del hidrógeno verde, acelerar la transición energética y mejorar el tratamiento de aguas residuales.
La investigación liderada desde Australia marca un nuevo rumbo para tecnologías de economía circular, donde incluso los desechos más cotidianos pueden convertirse en recursos valiosos para un planeta más sostenible.
Con información de Europa Press
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