Un grupo de investigadores del Departamento de Ingeniería Química y Ambiental de la Universidad de Sevilla ha desarrollado un innovador sistema que permite obtener hidrógeno a partir de residuos de naranja, almacenándolo en forma de amoníaco. Este avance, respaldado por la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación, promete generar electricidad sin emisiones contaminantes y abre nuevas posibilidades para la producción sostenible de combustibles y fertilizantes.
La propuesta se basa en una planta industrial simulada que utiliza biomasa húmeda de naranja, eliminando la necesidad de secar los residuos antes del tratamiento. “La mayoría de la biomasa tiene un alto contenido en agua, lo que encarece su procesamiento. Nuestro método evita este paso, haciéndolo más eficiente y económico”, explica el investigador Francisco Javier Gutiérrez Ortiz.
El proceso se fundamenta en la gasificación con agua supercrítica, que transforma biomasa húmeda en un gas sintético sin requerir secado previo. Esta técnica no solo reduce costos energéticos, sino que también mejora la viabilidad del transporte del hidrógeno, ya que el amoníaco puede manejarse con infraestructuras existentes similares a las utilizadas para el gas natural.
El sistema simulado es energéticamente autosuficiente gracias a la integración energética. Parte del gas producido se quema para generar calor necesario para el proceso, mientras que el excedente se utiliza para generar electricidad mediante ciclos de turbinas. De esta manera, se prevé que el exceso energético pueda conectarse a la red o utilizarse para abastecer oficinas cercanas.
En su estudio titulado ‘Hydrogen production and storage as ammonia by supercritical water gasification of biomass’, publicado en la revista Energy Conversion and Management, los investigadores detallan que el sistema opera a temperaturas superiores a 374 grados centígrados y presiones superiores a 221 atmósferas, condiciones necesarias para alcanzar el estado supercrítico del agua. Este estado favorece la transformación de compuestos orgánicos como la biomasa de naranja en un gas rico en hidrógeno.
A través de un proceso conocido como Haber-Bosch, este hidrógeno se convierte en amoníaco al combinarlo con nitrógeno. Este método no solo facilita su almacenamiento y transporte, sino que también permite su uso posterior en procesos industriales donde se requiera hidrógeno.
Los datos del estudio indican que procesando unas 10 toneladas por hora de biomasa húmeda se producen alrededor de 745 kilos de amoníaco cada hora. Este compuesto almacena aproximadamente 132 kilos de hidrógeno, equivalente al contenido energético de 28 bombonas de butano. Además, el sistema captura cerca de 3 toneladas de dióxido de carbono (CO?) por hora, lo cual representa las emisiones generadas por unos 200 coches circulando durante ese tiempo.
Este sistema genera también 1,8 megavatios netos de electricidad, suficiente para abastecer a unos 5.000 hogares y alcanzando una eficiencia energética global del 40%. Tras realizar un análisis preliminar tecno-económico, los investigadores concluyeron que sería rentable operar con una alimentación constante de 100 toneladas por hora de cáscaras de naranja.
A medida que avanza este proyecto, el equipo planea llevar a cabo una evaluación más profunda sobre su viabilidad económica y su impacto ambiental mediante un análisis completo del ciclo de vida. “Es fundamental realizar ensayos experimentales propios para validar nuestras simulaciones”, subraya Gutiérrez Ortiz.
Además, existe interés en aplicar esta tecnología a otros tipos de residuos orgánicos húmedos como lodos urbanos o subproductos agroindustriales. “Convertir residuos difíciles en una fuente limpia y útil de hidrógeno es clave para avanzar hacia una economía más sostenible”, concluye el investigador.
Este trabajo cuenta con financiación por parte de la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación y recursos propios de la Universidad de Sevilla.
| Concepto | Cifra |
|---|---|
| Producción de amoníaco por hora | 745 kilos |
| Hidrógeno "guardado" por hora | 132 kilos |
| Dióxido de carbono capturado por hora | 3 toneladas |
| Electricidad generada neta por hora | 1.8 megavatios |
| Hogares abastecidos | 5,000 hogares |