¿Cómo transformar residuos orgánicos en hidrógeno?

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  • ¿Cómo transformar residuos orgánicos hidrógeno?
  • Residuos orgánicos que se generan en actividades urbanas, agrícolas y pecuarias son transformados mediante un proceso fermentativo que involucra a un consorcio de bacterias, con el fin de tomar sus carbohidratos y producir el biocombustible.

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Universidad Nacional de Colombia
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Para este proceso, el Grupo de Investigación de Ingeniería Agrícola de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) Sede Medellín desarrolló un proyecto de investigación, con solicitud de protección mediante patente de invención, el cual permitirá convertir algunos deshechos en combustible vehicular, industrial y de uso doméstico. 

Utilizado de manera similar al gas natural, con el fin que pueda servir para la preparación de alimentos, el gas obtenido también se emplea en la generación de energía térmica, gas para la movilidad de vehículos e incluso energía eléctrica, tras hacerlo pasar por una celda de combustible.  

El biohidrógeno, llamado así por tratarse de un producto obtenido de un proceso fermentativo con seres vivos, ofrece la posibilidad de reutilizar diversos tipos de residuos con altos contenidos de azúcar. 

Frutas y hortalizas desechadas por daño durante su transporte, almacenamiento o presencia de plagas que imposibilitan su consumo, son las más utilizadas en este proyecto, aunque también son empleados residuos obtenidos durante el proceso de producción de lácteos y pulpas, e incluso cáscaras, en avanzado estado de descomposición. 

El biohidrógeno ofrece la posibilidad de reutilizar diversos tipos de residuos con altos contenidos de azúcar

“Residuos como el mucílago del café –producto que se obtiene durante su beneficio y que frecuentemente se desecha en las fuentes hídricas-  también puede ser reutilizado, debido a su alto contenido de carbohidratos”, explica el profesor Edilson Moreno, quien hace parte del grupo de investigación. 

No obstante, en el caso de que sean residuos sólidos, se requiere una trituración inicial para reducir su tamaño y facilitar su asimilación por parte de los microorganismos, sin necesidad de realizar un tratamiento previo. 

Una vez triturado el material y realizada la dilución, se da inicio a una fase de fermentación integrada por dos etapas: acidificación natural y  producción. 

Durante la etapa de acidificación natural, realizada en un periodo de 12 a 24 horas, algunos componentes del sustrato comenzarán a convertirse en ácidos, es decir que habrá una reducción en sus niveles de pH, sin intervención en la fermentación. 

Finalizada esta etapa, se comienza a adicionar una sustancia -preferiblemente cal agrícola, debido a su accesibilidad-, con el fin de incrementar los niveles de pH en forma progresiva, para luego iniciar la fase de producción de hidrógeno, en la que se realizan los primeros cambios respecto a las condiciones operativas del biorreactor en el que ha estado la mezcla. 

“En este punto comenzamos a incrementar la temperatura, procurando mantener el balance energético que requiere el proceso, además de proporcionar una agitación que debe hacerse de manera intermitente y con una frecuencia relativamente amplia”, puntualiza el experto. 

Debido a que no se trabaja con cepas puras, sino que se hace uso de varios tipos de microorganismos, se pretende incrementar el pH hasta alcanzar unos niveles que oscilan entre 5,5 y 6,5, para que el consorcio de bacterias comience a transformar estos ácidos en hidrógeno de manera secuencial. 

Gracias a su carácter secuencial, el proceso intenta proporcionar condiciones favorables a las diferentes especies de bacterias, con el fin de evitar una competencia entre ellas.

Esta etapa puede tardar 24 horas, porque es el tiempo durante el cual los diferentes tipos de microorganismos tienen una tasa de crecimiento más alta, que obviamente se verá reflejada en una mayor producción de hidrógeno”, explica el profesor. 

Una vez se obtiene el biohidrógeno, se pasa por un sistema de filtro mediante el cual se retiene un alto porcentaje de CO2 y queda disponible el hidrógeno; posteriormente, el gas es comprimido y almacenado en unos cilindros convencionales, similares a aquellos en los que se almacena gas propano y gas natural. 

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