El equipo de investigación delLaboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico(PNLL, por sus siglas en inglés) del Departamento de Energía de EE. UU., ha desarrollado un proceso autosuficiente que convierte el agua residual en biocombustibles, y que mantiene el carbono residual fuera de la atmósfera y del agua.
El sistema de recuperación de combustible por oxidación electrocatalítica del PNNL convierte simultáneamente lo que se consideraba irrecuperable: el carbono residual diluido en productos químicos valiosos, a la vez que genera hidrógeno útil. Además, al estar alimentado por energías renovables, el proceso es neutro en carbono.
Juan López-Ruiz, ingeniero químico del PNNL y director del proyecto, señaló: «Nuestro sistema puede generar hidrógeno por sí mismo y, al mismo tiempo, tratar las aguas residuales en condiciones casi atmosféricas utilizando el exceso de electricidad renovable, lo que hace que su funcionamiento sea barato y potencialmente neutro en carbono.»
En los experimentos de laboratorio, el equipo de investigación probó el sistema utilizando una muestra de aguas residuales de un proceso de conversión de biomasa a escala industrial durante casi 200 horas de funcionamiento continuo, sin que se perdiera ninguna eficacia en el proceso.
«Es un sistema hambriento. La velocidad de reacción del proceso es proporcional a la cantidad de carbono residual que se intenta convertir. Podría funcionar indefinidamente si tuviera aguas residuales para seguir ciclando a través de él», dijo López-Ruiz.
Beneficio clave
Uno de los beneficios de esta técnica según los científicos, es la reducción del uso de metales raros, también llamados metales del grupo del platino, que tienen procesos de extracción que requieren mucha energía, consumen grandes cantidades de agua y generan residuos tóxicos.
Las importaciones de los metales raros representan el 100% del suministro de Estados Unidos de 14 de los 35 materiales críticos, y más de la mitad de otros 17, según el Departamento de Energía, que ha hecho del suministro nacional una prioridad absoluta.
«Descubrimos que el uso de nanopartículas metálicas, en contraposición a las láminas y películas finas de metal, reducía el contenido de metal y mejoraba el rendimiento electroquímico», dijo López-Ruiz. Estos resultados se han publicado recientemente en la revista Journal of Applied Catalysis B: Environmental.
El novedoso catalizador requiere 1.000 veces menos metal precioso, en este caso rutenio, que el que se necesita habitualmente para procesos similares. En concreto, el reactor de flujo a escala de laboratorio utiliza un electrodo con entre 5 y 15 miligramos de rutenio, frente a los 10 gramos de platino de un reactor similar.
Aplicaciones futuras
CogniTek Management Systems (CogniTek), empresa mundial que aporta productos energéticos y soluciones tecnológicas al mercado, ha obtenido la licencia de la tecnología del PNNL.
La empresa integrará la tecnología de tratamiento de aguas residuales del PNNL en sistemas patentados de procesamiento de biomasa, que está desarrollando y comercializando junto a sus socios.
El objetivo es la producción de biocombustibles, como el biodiésel y bio jet-fuel para aviones. Además, PNNL y CogniTek colaborarán para ampliar el reactor de tratamiento de aguas residuales desde la escala de laboratorio hasta la escala de demostración.
«En CogniTek estamos entusiasmados por la oportunidad de ampliar la tecnología del PNNL, en combinación con nuestras principales patentes y la tecnología de descarbonización pendiente de patente», dijo Michael Gurin, director ejecutivo de la empresa.
La tecnología, denominada «Tratamiento Electroquímico Limpio y Sostenible» (CleanSET) está disponible para su licencia por parte de empresas o municipios interesados en desarrollarla para usos específicos en plantas municipales de tratamiento de aguas residuales, granjas, cervecerías, fabricantes de productos químicos y productores de alimentos y bebidas.
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Redacción | Antonio Vilela
