La UPV y el CSIC producen hidrógeno limpio con microondas y menor consumo energético
Un equipo de investigadores de la Universitat Politècnica de València (UPV) y del Instituto de Tecnología Química (ITQ), centro mixto del CSIC y la UPV, ha desarrollado un sistema que permite obtener hidrógeno limpio a partir de metano mediante energía de microondas. La tecnología reduce significativamente el consumo energético del proceso, evita las emisiones directas de CO2 y convierte el carbono generado en nanomateriales de alto valor añadido para aplicaciones industriales.
Un equipo del grupo DIMAS del Instituto ITACA de la Universitat Politècnica de València (UPV), liderado por José Manuel Catalá Civera, junto con investigadores del Instituto de Tecnología Química (ITQ), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la UPV, dirigido por José Manuel Serra, ha desarrollado un sistema innovador para producir hidrógeno limpio a partir de metano utilizando energía de microondas. Los resultados de la investigación han sido publicados en la revista científica ‘ACS Sustainable Chemistry & Engineering’.
El estudio demuestra que la aplicación de microondas permite activar la reacción química necesaria para descomponer el metano a temperaturas muy inferiores a las empleadas en los procesos convencionales. En las pruebas experimentales, el equipo logró conversiones de metano de hasta el 80 % a tan solo 500 °C, aproximadamente la mitad de la temperatura requerida por los métodos tradicionales, que habitualmente superan los 900-1.000 °C. Además, el proceso alcanzó una selectividad del 100 % en la producción de hidrógeno.
Una de las principales diferencias respecto a las tecnologías convencionales es que las microondas concentran la energía directamente sobre el catalizador, en lugar de calentar todo el reactor. Este enfoque reduce las pérdidas energéticas y facilita la integración del proceso con electricidad procedente de fuentes renovables, mejorando tanto su eficiencia como su sostenibilidad.
Fotos del equipo ITACA-ITQ: José Daniel Gutiérrez Cano, María Balaguer Ramirez y Sonia Escolástico Rozalén.
Un proceso más eficiente y sin emisiones directas de CO₂
La mayor parte del hidrógeno que se produce actualmente en el mundo se obtiene a partir de gas natural mediante procesos que generan importantes emisiones de dióxido de carbono. El sistema desarrollado por los investigadores de la UPV y el CSIC también emplea metano como materia prima, pero lo transforma directamente en hidrógeno y carbono sólido, evitando las emisiones directas de CO₂ durante la reacción.
“La mayor parte del hidrógeno que se fabrica hoy en el mundo procede del gas natural a través de procesos que liberan grandes cantidades de dióxido de carbono. Nuestra tecnología utiliza también metano, pero lo transforma en hidrógeno y carbono sólido mediante microondas, evitando las emisiones directas de CO₂ y reduciendo de forma notable la energía necesaria para llevar a cabo la reacción. Menos energía consumida, menores costes de operación y mayor eficiencia del proceso. Estas son las tres principales ventajas de nuestro sistema”, explica Alfonso Carrillo, investigador del ITQ.
El desarrollo utiliza catalizadores basados en materiales abundantes y de bajo coste, un aspecto que podría facilitar su futura escalabilidad industrial y reducir los costes asociados a la producción de hidrógeno de bajas emisiones.
Del residuo al recurso: nanomateriales de carbono
Otro de los aspectos destacados de esta investigación es el aprovechamiento del carbono generado durante la reacción. En lugar de convertirse en un residuo, el sistema permite obtener diferentes nanoestructuras de carbono, como nanofibras y otros nanomateriales de alto valor añadido.
Estos materiales tienen aplicaciones en sectores tecnológicos como la electrónica, el almacenamiento de energía, la fabricación de baterías y supercondensadores, los sensores o los materiales compuestos utilizados en la industria del transporte, lo que mejora la sostenibilidad y la rentabilidad potencial del proceso.
“Nuestro objetivo no era únicamente producir hidrógeno, sino hacerlo con un proceso más eficiente, que reduzca el consumo energético y convierta el carbono en un recurso útil en lugar de emitirlo a la atmósfera. Y todo eso es lo que permite la tecnología que hemos desarrollado en nuestros laboratorios, fruto de más de cinco años de trabajo”, concluye José Daniel Gutiérrez Cano, investigador del Instituto ITACA.
Los resultados obtenidos abren nuevas posibilidades para el desarrollo de tecnologías de producción de hidrógeno más eficientes y compatibles con la descarbonización de la industria, al tiempo que impulsan modelos de economía circular mediante la valorización del carbono generado durante el proceso.
