Producción de Hidrógeno con Energía Solar – Convertir Plástico en Algo Útil

La producción de hidrógeno impulsada por energía solar ha sido un objetivo de los ingenieros durante décadas. Sin embargo, esta tarea resultó costosa y muy difícil de completar, lo que hizo que la ciencia se quedara atrás respecto a otras formas de producir energía verde, como las opciones solares y geotérmicas. Este mes marca un desarrollo importante en esta investigación, ya que un equipo de ingenieros con sede en la UE introdujo un proceso electroquímico de reciclaje de plástico que produce hidrógeno como subproducto limpio. Aquí tienes lo que necesitas saber

Es notable que crear energía limpia puede ser una tarea difícil que, en algunos escenarios, reduce considerablemente la ventaja de usarla en primer lugar. Sistemas como los paneles solares y los parques eólicos pueden costar mucho para instalar, monitorear y mantener. Además, requieren mucho espacio y a menudo dependen de métodos de fabricación más antiguos que no son verdes. Esta investigación busca transformar este paradigma, manteniendo los métodos y estrategias de producción alineados con el objetivo general de lograr energía limpia.

Residuos Plásticos

Los niveles de residuos plásticos han alcanzado proporciones históricas a nivel mundial. Ya en 2024, los analistas predicen que se producirán 220 millones de toneladas de residuos plásticos. Lamentablemente, solo alrededor del 10 % de estos residuos llegará alguna vez a una planta de reciclaje. En consecuencia, el 90 % restante de los residuos se encuentra en vertederos, cuerpos de agua y en las calles de las ciudades.

Podría Empeorar

Según ambientalistas e investigadores, el dilema de los residuos plásticos solo empeorará en los próximos años. Por un lado, cada año brinda una mayor capacidad de producción, lo que resulta en un mayor uso y más residuos.

Los Peligros del Plástico se Intensifican

Con el tiempo, el plástico se descompone en subproductos nocivos que pueden provocar problemas de salud como cáncer y resistencia a los antibióticos, además de los evidentes impactos ambientales. Pequeños contaminantes plásticos se han encontrado en la cadena alimentaria.

Es notable que una gran parte de estos residuos plásticos incluye poliestireno, que es el producto que los ingenieros enfocaron para su estrategia de reciclaje de carbono que los llevó a la estrategia de producción de hidrógeno impulsada por energía solar.

El Reciclaje de Carbono Busca Reducir los Residuos

Actualmente existen muchos métodos de reciclaje diferentes para ayudar a reducir los residuos. Uno de los más celebrados y eficaces es el reciclaje de carbono. Esta estrategia gira en torno a descomponer los residuos y utilizarlos para crear nuevos materiales que luego pueden emplearse en otros procesos de fabricación.

El objetivo del reciclaje de carbono es eliminar los residuos algún día, transformando el plástico inútil en nuevos materiales industriales de primera etapa. A continuación, se presentan los tipos más comunes de reciclaje de carbono que se utilizan hoy en día.

Degradación Electroquímica

La degradación electroquímica utiliza una mezcla de ciertos químicos y diferentes cargas eléctricas para separar y crear nuevos enlaces químicos dentro del plástico de desecho. Este método requiere mucha electricidad para romper con éxito los enlaces químicos y dejar moléculas más pequeñas y útiles.

Biodegradación

La biodegradación es otra forma de reciclaje de carbono que ha ganado popularidad en los últimos años. Este método incorpora organismos vivos como hongos y bacterias. Estos microorganismos se alimentan de los residuos plásticos a nivel molecular, liberando moléculas de carbono y oxígeno.

Este enfoque tiene la ventaja de no requerir grandes cantidades de electricidad ni químicos peligrosos. Sin embargo, puede ser lento, y no hay forma de determinar con certeza cuánto tiempo tomará el proceso de descomposición, ya que las condiciones ambientales y otros factores pueden afectar el rendimiento del microorganismo.

Descomposición Térmica

La descomposición térmica utiliza calor para romper los enlaces moleculares y liberar moléculas de carbono mediante un proceso llamado pirólisis. Este método genera calor, vapor y electricidad, que pueden usarse para compensar los requerimientos de fabricación. La descomposición térmica produce bajas emisiones, reduce los contaminantes atmosféricos y puede generar bio‑óleo, fibras de carbono y muchos otros productos valiosos.

Hidrógeno a partir de Paneles Solares: Estudio

Este mes, un equipo de ingenieros del Instituto de Investigación Friedrich Wöhler de Química Sostenible en Gotinga publicó un estudio¹ en la revista Angewandte Chemie, detallando un nuevo proceso electroquímico que requiere energía mínima y no produce subproductos nocivos.

Fuente – Friedrich Wöhler Research Institute for Sustainable Chemistry in Göttingen

El método se basa en un proceso conocido como electrocatalisis de hierro, que estimula los materiales y ayuda en la degradación. El estudio revisa específicamente el uso de un método electrocatalítico para proporcionar una degradación más eficiente de los poliestirenos. Los ingenieros demostraron con éxito que convertir el plástico de desecho en material industrial como productos benzóicos monoméricos era posible, creando hidrógeno como subproducto en el proceso.

Prueba

Las pruebas comenzaron con ingenieros intentando convertir residuos plásticos a escala de gramos. Específicamente, el equipo creó un complejo de porfirina de hierro que podía ciclar entre diferentes pasos de oxidación, mejorando el proceso de degradación del poliestireno.

Resultados

Las pruebas demostraron que los investigadores pudieron crear hidrógeno con éxito usando este método, junto con una serie de otros materiales industriales útiles, como el ácido benzoico, que se encuentra en muchos conservantes, y el benzaldehído. Es notable que no tenían como objetivo producir hidrógeno, sino demostrar la eficiencia de su método de reciclaje de carbono de bajo consumo energético.

Beneficios

Esta investigación aporta numerosos beneficios al mercado. En primer lugar, el proceso es completamente basado en hierro. El hierro no es raro y se encuentra en todo el mundo. Este ingrediente de fácil disponibilidad es sencillo de obtener, económico y está disponible en grandes cantidades.

Económico

El principal atractivo de este método de producción de hidrógeno es que reduce el consumo eléctrico de otros métodos de captura de carbono. Es menos costoso ordenar y utilizar hierro en comparación con los demás métodos de reciclaje de carbono.

El Hierro es No Tóxico

Otro beneficio importante de usar hierro es que no es tóxico. Se encuentra de forma natural y no daña el medio ambiente. Por lo tanto, su uso está alineado con el objetivo general de limpiar y reducir costos para todos.

Eficiente

Otro gran beneficio de este producto es que no requiere mucha energía para completarse. Por lo tanto, puede funcionar con paneles solares normales. Esta estrategia crea un ciclo cerrado para la producción y uso del producto, reduciendo aún más los costos y mejorando el rendimiento.

Integrar paneles solares en esta ecuación es visto por muchos como el siguiente paso para crear un método más eficiente que pueda usarse a nivel global. Es notable que los paneles solares de alta eficiencia y otros avances recientes podrían mejorar este enfoque en las próximas semanas.

Escalabilidad

Otro gran punto a favor del nuevo proceso electroquímico de hierro es que puede escalar rápidamente a nivel industrial. La tecnología es fácil de integrar y está lista para su despliegue. El interés en este método de producción de hidrógeno verde ya ha despertado.

Investigadores

El estudio de reciclaje de carbono fue liderado por Lutz Ackermann en el Instituto de Investigación Friedrich Wöhler de Química Sostenible en Gotinga. El equipo trabajó con otros para obtener una comprensión completa de por qué y cómo esta forma única de reciclaje químico podría crear un mañana más verde.

Empresas que podrían beneficiarse del Estudio de Hidrógeno con Energía Solar

Al examinar el mercado, puedes ver fácilmente algunas empresas que podrían aprovechar este desarrollo para mejorar sus resultados. Las compañías en el negocio de reciclaje de carbono seguramente tomarán nota de la mayor eficiencia para mejorar sus resultados. Aquí hay una empresa bien posicionada para obtener ganancias a medida que esta tecnología se haga pública.

Chart Industries GTLS

Chart Industries, con sede en Wisconsin , ingresó al mercado en 1985. Charles y Arthur Holmes fundaron la empresa para proporcionar productos y soporte a proveedores de energía y gas. Específicamente, la compañía se especializó en equipos criogénicos antes de expandirse al reciclaje de carbono mediante la adquisición de Earthly Lans.

Earthly Lans ayudó a Chart Industries a introducir la tecnología de Captura de Carbono Criogénica (CCC) en su proceso de fabricación. Este sistema único reduce la contaminación mediante un proceso propietario de reciclaje de carbono. Por lo tanto, muchos lo consideran una de las mejores opciones ecológicas disponibles para quienes buscan reducir la contaminación de carbono a escala industrial.

Chart Industries ha experimentado altibajos este año, pero sigue siendo considerado un sólido ‘hold‘ por la mayoría de los analistas. La compañía ha asegurado múltiples adquisiciones de alto nivel. Además, abrió plantas en Asia, India, Australia, Europa y Sudamérica.

Chart Industries podría integrar este método de reciclaje de bajo costo para reducir los residuos y mejorar sus resultados. La demanda de acciones GTLS podría aumentar en las próximas semanas y meses gracias a estos desarrollos y a los nuevos productos y servicios de la compañía. Actualmente, GTLS tiene una capitalización de mercado de 7.09 mil millones de dólares con un rendimiento anual del 21,48 %.

Hidrógeno con Energía Solar – Futuro

Crear hidrógeno y otros compuestos industriales valiosos usando paneles solares es un cambio de juego. Estas tecnologías pueden trabajar conjuntamente para mejorar la fabricación verde. Por ahora, mientras estas tecnologías aún llegan al público, la mejor opción es gestionar y reducir tus residuos de manera responsable.

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Referencia del Estudio:

^{1. Hourtoule, M., Trienes, S., & Ackermann, L. (2024). Reciclaje anódico de polímeros de mercancía: La fusión de la electrocatalisis de hierro con la reacción de evolución de hidrógeno escalable. Angewandte Chemie International Edition, 63(48), e202412689. https://doi.org/10.1002/anie.202412689}