Los resultados muestran que las emisiones de gases de efecto invernadero de la producción de hidrógeno utilizando RFV (gasificación por volatilización instantánea reactiva) en microalgas es un 36% menor en comparación con el reformado de vapor de gas metano, la mejor práctica actual para la producción de hidrógeno. Con procesos adicionales de energía renovable, como la hidroelectricidad, integrados con el proceso de producción de hidrógeno de los investigadores, las emisiones de carbono podrían caer hasta en un 87%, según los autores del estudio.
La investigación, publicada en el Journal of Cleaner Production, también muestra que con el costo predominante del hidrógeno a 10 dólares por kilo, y usando RFV para producir el gas, el período de recuperación de la inversión inicial fue de solo 3,78 años con una tasa interna del 22% de retorno. El equipo dirigido por Monash es el líder mundial en tecnología y análisis de gasificación RFV. RFV es un proceso de gasificación que utiliza oxígeno y vapor que convierte biomasa o materiales de carbono basados en combustibles fósiles en gases.
Actualmente, la producción de microalgas no satisface la demanda comercial. Sin embargo, el cultivo de microalgas para aplicaciones energéticas también podría proporcionar fuentes de ingresos adicionales para las comunidades rurales, haciéndolas potencialmente autosuficientes, dicen los investigadores.
«El hidrógeno y el metano son fuentes limpias de combustible y síntesis química ecológica solo si se producen a partir de recursos renovables. En la actualidad, el 96% del hidrógeno y todo el metano se producen utilizando recursos no renovables», dijo en un comunicado el profesor asociado Akshat Tanksale de la Universidad de Monash y coautor de la investigación.
«Las microalgas como materia prima son atractivas debido a su alta eficiencia de fijación de dióxido de carbono, tasa de crecimiento, eficiencia fotosintética, capacidad de crecer en agua salobre, como ríos y lagos, y la capacidad de cultivarlas en tierras no aptas para la agricultura. «La integración de agua y electricidad renovable con la recolección de microalgas puede reducir los costos y aumentar la sostenibilidad de la producción de hidrógeno a partir de este proceso».
El doctor Yogendra Shastri del Departamento de Ingeniería Química de la Academia de Investigación IITB-Monash de Mumbai dijo que las preocupaciones por el cambio climático han llevado a un impulso cada vez mayor por opciones de energía más limpia, y las microalgas podrían ser un candidato potencial para producir combustible renovable. «El hidrógeno se reconoce como combustible limpio ya que no conduce a la emisión de gases de efecto invernadero cuando se usa. Sin embargo, la producción de hidrógeno también debe ser sostenible», dijo el doctor Shastri.
«La producción de biodiesel a partir de microalgas es limitada debido a la baja eficiencia de extracción de lípidos, menos del 20%, y al alto costo de la recolección y secado de microalgas. Además, la producción de hidrógeno y metano a base de microalgas aún no se ha comercializado debido al costoso pretratamiento, como la recolección, el secado y la extracción de lípidos, la baja eficiencia de conversión de carbono y la acumulación de alquitrán».
Los investigadores realizaron la RFV de microalgas utilizando temperaturas que oscilan entre 550 y 650 ° C utilizando vapor como agente gasificante. Esto significaba que no era necesario deshidratar o secar las microalgas y reducir significativamente el consumo de energía. Utilizando JSW Steel, con sede en India, (la agencia que financia esta investigación) como caso de estudio para su fuente de CO2 para el cultivo de microalgas, el equipo de investigación estimó que poco menos de 12.800 kg por hora de microalgas estarían disponibles para la producción de hidrógeno a una tasa de 1.240 kg/h.
Si bien los costos de desarrollar infraestructura para cultivar microalgas y luego refinarla en hidrógeno y metano son costosos, el retorno general de la inversión a largo plazo podría hacer que el hidrógeno y el metano sean fuentes de combustible rentables y ecológicas.
«Suponiendo un precio de mercado de 10 dólares/kg para el hidrógeno comprimido a 700 bares de presión, el período de recuperación de la producción de hidrógeno fue de 3,78 años con casi un 25% de retorno de la inversión. Además, el impacto del cambio climático en el ciclo de vida fue de 7,56 kg de dióxido de carbono por cada kilogramo de hidrógeno producido», dijo el doctor Pratik Gholkar, estudiante de investigación de la Academia de Investigación IITB-Monash de Mumbai.
