Las depuradoras como motores de la transición energética
El módulo técnico adicional puede, en principio, convertir cualquier planta de tratamiento de aguas residuales en un sumidero de CO2 y en una planta descentralizada de producción de metano
Aplicando una tecnología innovadora, cualquier planta de tratamiento de aguas residuales podría producir metano a partir de dióxido de carbono de forma respetuosa con el medio ambiente.
Si a algunos microorganismos presentes en las plantas de tratamiento de aguas residuales se les suministra además hidrógeno y dióxido de carbono, producen metano puro. Los sistemas de calefacción y los vehículos que funcionan con gas natural pueden utilizar este metano sin necesidad de modificaciones técnicas. Gracias a la combinación de los conocimientos de los grupos de investigación del Dr. Tito Gehring / Profesor Marc Wichern y del Profesor Ulf-Peter Apfel, ambos de la Universidad del Ruhr de Bochum, se desarrolló un módulo técnico complementario que, en principio, puede convertir cualquier planta de tratamiento de aguas residuales en un sumidero deCO2 y en una planta descentralizada de producción de metano de forma respetuosa con el medio ambiente. Publicaron sus hallazgos en la revista Cell Reports Physical Science del 16 de agosto de 2023.
Mala reputación, valiosas propiedades
El metano tiene mala fama como gas nocivo para el clima. Sin embargo, tiene varias propiedades positivas que podrían contribuir a la transición energética: es más fácil de manipular y almacenar que el hidrógeno porque sus moléculas son más grandes, lo que lo hace menos volátil. Su densidad energética es cuatro veces superior a la del hidrógeno, y puede alimentar las infraestructuras de gas natural existentes sin modificaciones adicionales. "Tanto los vehículos como las calefacciones que funcionan con gas natural pueden hacerlo con metano sin dificultad", explica Tito Gehring, de la Cátedra de Gestión del Agua Urbana e Ingeniería Medioambiental. Gehring cita otra ventaja del gas frente al hidrógeno, que se produce en regiones meridionales donde el agua escasea: si estas regiones lo exportan y lo utilizan, exportan agua. Esto se mitiga en gran medida utilizando metano como vector energético, lo que reduce las pérdidas de agua aproximadamente a la mitad.
El metano puede ser producido de forma muy eficiente por organismos metanogénicos y se produce, por ejemplo, en plantas de tratamiento de aguas residuales como componente del biogás. "Algunas depuradoras cubren así sus propias necesidades energéticas y son autosuficientes en términos de energía", señala Tito Gehring. Sin embargo, sólo el 60% del biogás es metano, el resto es principalmenteCO2. Aquí es donde entra en juego el concepto de los grupos de investigación de Bochum: para producir metano altamente concentrado, la biomasa metanogénica necesitaCO2 además de hidrógeno, que debe añadirse al sistema. Para producirlo, el grupo dirigido por Ulf-Peter Apfel, del grupo de Electroquímica Técnica y del Departamento de Electrosíntesis de Fraunhofer UMSICHT, desarrolló un electrolizador específico con un catalizador libre de metales preciosos, que garantiza un suministro de hidrógeno duradero y energéticamente eficiente. La implementación y las pruebas de este sistema corrieron a cargo de Ramineh Rad, primera autora de la publicación.
Sustitución de parte del gas natural
Alimentados por este H2 producido in situ, los microorganismos liberan aproximadamente una molécula de metano por cada molécula de dióxido de carbono consumida en un módulo adicional que, en principio, puede instalarse en cualquier planta de tratamiento de aguas residuales. En el proceso, también metabolizan diversos compuestos de las aguas residuales, sin necesidad de nutrientes adicionales. "Muchas plantas de tratamiento de aguas residuales están conectadas a la red de gas natural y podrían simplemente alimentarla con el metano producido de esta manera", esboza Tito Gehring.
Gehring considera que el metano verde procedente de las depuradoras es uno de los componentes básicos de la transición energética: "Las primeras estimaciones han demostrado que sólo con la captura deCO2 de los gases residuales del tratamiento de lodos en las depuradoras podrían obtenerse unos 20 litros de metano al día y por habitante". Hacerlo así garantizaría también que se liberara menos metano a la atmósfera como gas nocivo para el clima. Y es que la liberación de metano procedente de la extracción de gas natural, petróleo y carbón es una de las principales fuentes de emisión de este gas de efecto invernadero.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Ramineh Rad, Tito Gehring, Kevinjeorjios Pellumbi, Daniel Siegmund, Edith Nettmann, Marc Wichern, Ulf-Peter Apfel; "A hybrid bioelectrochemical system coupling a zero-gap cell and a methanogenic reactor for carbon dioxide reduction using a wastewater-derived catholyte"; Cell Reports Physical Science, Volume 4
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