El proyecto HYTIME trabaja en un novedoso proceso de producción gracias al cual podrá obtenerse hidrógeno ecológico a partir de hierba, paja y residuos de la industria alimentaria.
Siempre que se habla de sostenibilidad y bioeconomía se mencionan también el hidrógeno y la biomasa, aunque rara vez en la misma frase. Ahora se plantea la posibilidad de producir hidrógeno directamente a partir de biomasa de segunda generación.
Pieternel Claassen inició en 2000 el proyecto neerlandés «Hydrogen from biomass» en su empeño por crear un proceso de producción de hidrógeno eficiente y comercializable a partir de residuos biológicos. Ese proyecto se prolongó gracias a financiación concedida a través del 5PM y el 6PM. Ahora su esfuerzo ha alcanzado un nuevo punto álgido. Se trata de HYTIME («Low temperature hydrogen production from second generation biomass»), otro proyecto financiado con fondos europeos programado hasta diciembre de este año que pretende incrementar la productividad del proceso de producción de hidrógeno por fermentación y, de esa manera, acelerar su implantación en diversos procesos industriales.
Hay mucho en juego; no en vano, actualmente se producen cada año en la UE entre 118 y 138 millones de toneladas de residuos biológicos. Aplicando la tecnología de HYTIME, estos residuos podrían transformarse en 0,34 millones de toneladas de hidrógeno, lo que supondría una aportación considerable para alcanzar los objetivos de sostenibilidad de la UE.
En una entrevista concedida en exclusiva a la revista research*eu, el Dr. Claassen, investigador en Wageningen UR Food & Biobased Research, explicó de qué manera la pericia combinada de nueve entidades participantes en los campos de la logística y el pretratamiento de biomasa, la producción termófila de hidrógeno y tecnologías de mejora de gases capacitarán a HYTIME para superar el estado de la técnica en la producción de hidrógeno por fermentación.
¿Cuáles son los objetivos principales del proyecto?
Hoy por hoy, sólo puede obtenerse hidrógeno ecológico a partir de dos fuentes: la biomasa y la electrólisis empleando electricidad «ecológica». HYTIME se centra en la primera opción, concretamente en los recursos de biomasa que poseen un contenido elevado de humedad, sector en el que las tecnologías actuales, como la gasificación, presentan menor eficiencia.
Perseguimos dos objetivos fundamentales. En primer lugar, aspiramos a producir entre uno y diez kilogramos de hidrógeno al día a partir de biomasa de segunda generación. Se trata de una cantidad más bien simbólica, pues cubriría las necesidades de electricidad de cuatro viviendas, pero esperamos que esto baste para convencer a los interesados de que es factible aplicar bacterias para producir hidrógeno a mayor escala.
A continuación, nos proponemos reducir el plazo de comercialización del biohidrógeno combinando este proceso de producción con la digestión anaerobia, que permite la conversión de subproductos -principalmente ácidos orgánicos- a CH4 (y CO2), lo que se espera que a su vez cubra (parte de) la demanda energética que conlleva el proceso de producción de hidrógeno.
¿Qué hay de nuevo o innovador en este método de producción de hidrógeno?
En los sistemas de digestión anaerobia naturales, la biomasa se convierte en biogás (CH4 y CO2) por la intervención de diversos microorganismos. Algunos de ellos producen ácidos orgánicos e hidrógeno, pero este último es consumido de inmediato por otras bacterias hidrogenotróficas, que lo convierten en metano o bien ácido acético. Estas bacterias son nuestros enemigos, y la innovación de HYTIME consiste en trabajar con bacterias termófilas extremas (que presentan mayor productividad) dificultando tanto sus condiciones de vida que no puedan sobrevivir y disminuir la producción de hidrógeno.
¿Cómo funciona el proceso de generación de hidrógeno?
En un entorno anóxico, carente de oxígeno, ciertas bacterias fermentan azúcares y generan CO2 y compuestos reducidos como el hidrógeno, o bien metabolitos reducidos orgánicos como el etanol o el butanol. Sin embargo, en la naturaleza, el hidrógeno es consumido de forma inmediata por organismos metanogénicos o hidrogenotróficos que sólo dejan metano tras de sí. Pretendemos desacoplar la producción de nitrógeno con respecto al consumo de hidrógeno creando un entorno en el que no puedan sobrevivir los organismos que consumen el hidrógeno.
¿Qué clase de empresas prevé que puedan utilizar su tecnología?
Podría haber interés por parte de entidades dedicadas a la producción de electricidad y a la química, y también propietarios de biomasa. La cuestión es que el papel del hidrógeno en el sector energético está ligado al de las pilas de combustible. En cuanto logremos un avance tecnológico en las pilas de combustible en este sentido, se incrementará el interés por el hidrógeno procedente de recursos renovables.
La labor de investigación y desarrollo de HYTIME dará lugar a otras tecnologías derivadas que, en realidad, podrían salir al mercado incluso antes que el proceso en conjunto. Por ejemplo sensores de componentes gaseosos (H2, H2S, etc.) -que se observan con frecuencia en la producción de biogás-, y también tecnologías para la gestión automática de la fermentación, gracias a nuestros sistemas en línea de monitorización y control.
Asimismo, esperamos que los propietarios de biomasa estén interesados en dar con aplicaciones nuevas para sus residuos orgánicos. Empresas agroindustriales como las de las industrias dedicadas al procesamiento de patatas y azúcar y la producción de cerveza podrían aplicar también nuestra tecnología para producir y vender hidrógeno o bien para utilizarlo con el fin de cubrir sus propias necesidades de electricidad.
¿Qué etapas restan del proyecto? ¿Y a su conclusión?
El paso siguiente consistirá en demostrar el proceso de producción, conectando físicamente todas las unidades operativas. Esto supone comenzar el pretratamiento y la hidrólisis de la biomasa para suministrar los azúcares necesarios para la fermentación del hidrógeno en las propias instalaciones. En este último paso, el gas será recuperado de forma simultánea a su producción, mientras que los efluentes líquidos se introducirán en un digestor anaerobio. Habrá que ajustar los tamaños del fermentador de hidrógeno y de este digestor, para permitir un flujo continuo de líquidos.
¿Qué repercusión comercial espera que tenga el proyecto?
Se cree que su impacto comercial será notable. Como ya he dicho, el hidrógeno es un elemento químico ampliamente utilizado. Las perspectivas actuales indican que la sociedad evoluciona hacia una economía basada en la biotecnología; el hidrógeno se puede utilizar en numerosas empresas que pretendan pasarse a las tecnologías ecológicas. Además, los nuevos dispositivos y sistemas de monitorización y control propuestos por el proyecto pueden aplicarse en instalaciones ya existentes para la digestión anaerobia y para sistemas de tratamiento de aguas residuales, incrementando su eficiencia, previsiblemente.
El concepto de la mejora de gases, que se basa en una demanda energética baja, es innovador y facilitará el desarrollo de procesos más sostenibles de separación de gases.
