Un proceso para la producción eficiente de hidrógeno a partir de madera

Desde la crisis energética de los años 70 del siglo pasado se han realizado enormes esfuerzos para convertir los residuos de la industria maderera en combustibles líquidos y en materia prima para la industria química. Para ello se ha venido empleando la pirólisis rápida, un calentamiento del producto que produce lo que se denomina bio-oil (bio-petróleo). Si bien cualquier clase de biomasa puede someterse a pirólisis (paja, huesos de aceituna, cáscaras de frutos secos, etc.) la mayoría de los estudios se han realizado con madera dada sus consistencia en composición y lo que ello conlleva para la reproducibilidad de los ensayos y la comparación de resultados.

Una de las fuentes de madera que actualmente no se aprovecha y que pirolíticamente se transforma en bio-oil es el serrín de pino. El reformado catalítico del bio-oil procedente de serrín de pino podría resultar ser una fuente interesante de hidrógeno, incluso para su escalado industrial. Los estudios que se llevan a cabo en el departamento de Ingeniería Química de la UPV/EHU y en los que ha participado Aingeru Remiro como parte de su tesis doctoral, indican que un proceso integrado en dos estapas, térmica y catalítica, con la captura del dióxido de carbono podría, además de ser rentable, tener menor impacto sobre el medio ambiente.

En la actualidad, el hidrógeno se obtiene mediante diversos métodos que requieren la separación el hidrógeno de otros elementos químicos como el carbono (en los combustibles fósiles) y el oxígeno (del agua). Los métodos empleados para dicho fin no son viables desde el punto de vista medioambiental y económico, respectivamente, para la producción masiva de hidrógeno.

Los trabajos que han resultado en la tesis doctoral de Remiro tenían como objetivo contribuir al desarrollo a escala de laboratorio de un proceso para la producción de hidrógeno a partir del bio-oil, mediante reformado catalítico con vapor de agua. El bio-oil es una mezcla heterogénea de productos oxigenados procedente de la madera cuya transformación catalítica conlleva habitualmente problemas de operatividad y de desactivación del catalizador, ya que, durante su calentamiento, se forma un residuo sólido denominado lignina pirolítica, que se forma por la polimerización de los resiuos fenólicos presentes en el bio-oil, que queda depositado en los conductos de entrada del reactor y en el propio reactor. 

Para solventar estos problemas que genera el uso del bio-oil, los ingenieros químicos de la UPV/EHU desarrollaron un proceso en dos etapas: térmica y reactor de lecho fluidizado-catalítica. En la etapa térmica (donde se calienta el bio-oil) tiene lugar la deposición controlada de la lignina pirolítica, lo que minimiza los problemas operacionales y la desactivación del catalizador. De esta manera, los compuestos que se obtienen de la etapa térmica son más susceptibles de ser transformados.

Reformado catalítico de bio-oil

Adicionalmente, integraron una tercera etapa en el proceso, la captura de CO2, con el objetivo de intensificar la producción de H2, aumentar su pureza y reducir las emisiones contaminantes asociadas. El proceso consiste en utilizar un adsorbente en el lecho de reacción, para la captura de CO2. “Al eliminar el CO2 del propio lecho de reacción, estamos favoreciendo el desplazamiento de los equilibrios de reacción, y en consecuencia, obteniendo mayor rendimiento y una mayor producción de hidrógeno”, explica Remiro.

En este contexto, destaca que se ha comprobado la mejora que presenta la captura de CO2 en el lecho de reacción al lograr un hidrógeno de gran pureza, cercana al 100 %, a una menor temperatura de operación respecto al proceso sin captura de CO2.

Aingeru Remiro Eguskiza (Santurtzi, 1982). Doctor en Ingeniería Química, ha realizado su tesis doctoral en el Departamento de Ingeniería Química de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU, bajo la dirección de Ana G. Gayubo Cazorla y Javier Bilbao Elorriaga, catedráticos del Departamento de Ingeniería Química. El bio-oil empleado para las investigaciones de la tesis ha sido desarrollado en una planta de IK4-Ikerlan y ciertos análisis se han llevado a cabo en los Servicios Generales de Investigación de la UPV/EHU (SGIker). 

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa 


One response to “Un proceso para la producción eficiente de hidrógeno a partir de madera

  • Antonio (AKA "Un físico")

    César, ¿tú entiendes por qué se molestan en capturar el CO2?. ¿No capturan el CH4?.
    Por otro lado, ¿se puede conseguir la tesis de Remiro?. ¿Es un documento público alojado en la UPV?.
    Te ví en Valencia. Supongo que para ser uno de esos científicos que van a por todas (a la conquista de dos continentes y medio), uno tiene que ser valiente.

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