Un grup d’investigadors de la Universitat RMIT a Austràlia han fet un pas més en la producció d’hidrogen. Han utilitzat biosòlids per produir hidrogen a partir d’aigües residuals, en una nova tecnologia que dona suport el reciclatge integral d’un dels recursos il·limitats de la humanitat: les aigües residuals. La innovació se centra en el reciclatge avançat de biosòlids i biogàs, subproductes del procés de tractament d’aigües residuals.
La tecnologia patentada utilitza un material especial derivat de biosòlids per provocar reaccions químiques per produir hidrogen a partir de biogàs.
L’enfocament significa que tots els materials necessaris per a la producció d’hidrogen podrien obtenir in situ en una planta de tractament d’aigües residuals, sense la necessitat de catalitzadors costosos.
El mètode també atrapa el carboni que es troba en els biosòlids i el biogàs, el que en el futur podria permetre un sector d’aigües residuals amb emissions quasi nul·les.
L’investigador principal, professor associat Kalpit Shah, va dir que els mètodes comercials existents per produir hidrogen eren intensius en emissions i capital, i depenien en gran mesura de gas natural.
“La nostra tecnologia alternativa ofereix un enfocament sostenible, rendible, renovable i eficient per a la producció d’hidrogen”, va dir Shah, director adjunt de el Centre de Capacitació ARC per a la Transformació de l’Recurs de Biosòlids d’Austràlia a RMIT.
“Per permetre la transició a una economia circular, necessitem tecnologia que ens permeti esprémer tot el valor dels recursos que normalment es desperdiciarían. La nostra nova tecnologia per fabricar hidrogen es basa en materials de rebuig que es troben essencialment en un subministrament il·limitat. A l’aprofitar el poder dels biosòlids per produir un combustible completament net a partir d’el biogàs, a el temps que es prevenen les emissions de gasos d’efecte hivernacle, podem oferir una veritable avantatge ambiental i econòmica “, va explicar.
Els biosòlids s’utilitzen comunament com a fertilitzants i esmena de terra en l’agricultura, però al voltant del 30% dels recursos de biosòlids de l’món s’emmagatzemen o s’envien a abocadors, el que crea un desafiament ambiental.
El Dr. Aravind Surapaneni, investigador sènior i científic de planificació a South East Water i també director adjunt del Centre de Capacitació ARC per a la Transformació del Recurs de Biosòlids d’Austràlia, va dir que la investigació sobre usos nous i valuosos dels biosòlids era vital.
“El sector de les aigües residuals busca constantment desenvolupar noves formes de transformar els biosòlids en productes d’alt valor, de formes ambientalment sostenibles i responsables”, va dir Surapaneni.
Com funciona la tecnologia
En el nou mètode, publicat a l’International Journal of Hydrogen Energy, els biosòlids es converteixen primer en biocarbó, una forma de carbó rica en carboni que s’utilitza per millorar la salut de terra.
El biocarbó derivat de biosòlids conté alguns metalls pesats, el que el converteix en un catalitzador ideal per produir hidrogen a partir del biogàs.
Com a part de l’estudi experimental a escala de banc, els investigadors van provar el procés amb un gas ric en metà que s’assembla al biogàs.
Van demostrar que el biocarbó fet de biosòlids és altament efectiu per descompondre el gas en els seus elements components: hidrogen i carboni.
El procés de descomposició també es pot dur a terme en un reactor especialment dissenyat i hiper-eficient desenvolupat i patentat per RMIT, que pot produir tant hidrogen com un biocarbó d’alt valor que està recobert amb nanomaterials de carboni.
Al convertir el carboni que es troba en el biogàs i els biosòlids en nanomaterials de carboni avançats, el seu mètode també pot capturar i segrestar el gas d’efecte hivernacle per evitar el seu alliberament a l’atmosfera.
El biocarbó recobert amb nanomaterials de carboni produït a través de la nova tècnica té una gamma d’aplicacions potencials que inclouen la remediació ambiental, la millora dels sòls agrícoles i l’emmagatzematge d’energia.
Tecnologia de reactor patentada
Shah va dir que el reactor únic desenvolupat per l’equip de l’Escola d’Enginyeria RMIT era al cor d’aquest innovador enfocament de reciclatge.
«Hem optimitzat radicalment la transferència de calor i massa en el nostre reactor, al temps que reduïm la tecnologia per fer-ho altament mòbil», va dir.
“No hi ha reactors disponibles que puguin assolir una integració de massa i calor tan bé, en un paquet tan petit i rendible. I tot i que ja és energèticament eficient, amb una major integració, aquest reactor podria convertir la conversió de biosòlids i biogàs en un procés que realment produeix energia en lloc de consumir-la».
A més d’utilitzar en el tractament d’aigües residuals, el nou reactor té aplicacions potencials en les indústries de biomassa, plàstics i revestiments.
La investigació va ser recolzada per South East Water, que provarà la tecnologia de conversió de biosòlids i biogàs en una planta pilot que es troba actualment en procés de fabricació.
El Dr David Bergmann, Gerent d’Investigació i Desenvolupament de South East Water, va dir que la tecnologia tenia potencial per ser adoptada per la indústria.
“Donar suport aquest tipus de tecnologies emergents innovadores és una part important del nostre compromís amb la reducció d’emissions i un enfocament d’economia circular que involucri aigües residuals”, va dir Bergmann.
El Centre de Capacitació del Consell d’Investigació d’Austràlia per a la Transformació dels Recursos de Biosòlids d’Austràlia, amb seu a RMIT, reuneix l’experiència de 20 socis nacionals i internacionals d’Austràlia, el Regne Unit i els Estats Units, incloses universitats, el sector d’aigües residuals i socis industrials aliats. Font:elperiodicodelaenergia.com