Los catalizadores baratos y los fotorreactores abren nuevas vías para la economía del hidrógeno
Los reactores químicos sin combustión, activados por la luz, junto con catalizadores baratos y abundantes en la tierra pueden ser la clave para la economía del hidrógeno.
Fotorreactor de Syzygy utilizado para probar catalizadores baratos, una solución de bajo coste que podría ser la llave de la economía del hidrógeno. Foto cortesía de Brandon Martin, Universidad de Rice
Algunos países importadores de energía enfrentan serios desafíos para alcanzar sus objetivos de descarbonización. En lugar de seguir importando gas natural licuado, que contribuye al aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero, algunos están considerando la transición al amoníaco verde. En forma líquida, el amoníaco es una molécula libre de carbono que se comprime, transporta y almacena más fácilmente que el hidrógeno. Al llegar a su destino, ya sea un puerto o cualquier otra ubicación interior, el amoníaco se puede convertir en hidrógeno limpio.
El craqueo tradicional de amoníaco requiere quemar combustibles fósiles o el propio amoníaco para impulsar la reacción. Este es un proceso largo, lento e ineficiente, que libera gases de efecto invernadero cuando se queman combustibles fósiles. Además del impacto ambiental, actualmente muchos termocatalizadores de craqueo de amoníaco usan metales raros como el rutenio.
Científicos de la empresa norteamericana Syzygy Plasmonics han diseñado un nuevo tipo de reactor diseñado para funcionar con catalizadores abundantes en la Tierra activados por la luz, que han sido creados por un equipo conjunto del Laboratorio de Nanofotónica de la Universidad de Rice, Syzygy Plasmonics, y el Centro Andlinger para la Energía y el Medio Ambiente de la Universidad de Princeton.
El reactor utiliza luz en lugar de calor (obtenido de una combustión) para impulsar la reacción química y producir hidrógeno limpio a partir de amoníaco. Esto es posible gracias al desarrollo de un nanomaterial activado por la luz, realizado por los investigadores de la Universidad de Rice, que descompone la molécula de NH3 en hidrógeno y nitrógeno.
Entre los miembros del equipo de desarrollo de este proyecto se encuentran los cofundadores de Syzygy, Suman Khatiwada, cofundadora y CTO, y Hossein Robatjazi, científico principal de la compañía; y los profesores de Rice, Naomi Halas y Peter Nordlander. Los cuatro han colaborado en una publicación reciente, en la prestigiosa revista Science, que detalla la eficacia de los fotocatalizadores a base de hierro, un material abundante en la tierra. Según ha informado la Universidad de Rice, los catalizadores baratos de cobre y hierro probados en sus laboratorios mantuvieron la eficiencia a una escala 500 veces mayor cuando se probaron en un fotorreactor Syzygy.
Los reactores de craqueo de amoníaco Syzygy utilizan luz LED de alta eficiencia para reemplazar la combustión. Esto no solo reduce drásticamente las emisiones de gases de efecto invernadero, sino que las reacciones a baja temperatura y presión permiten que los reactores se construyan con materiales económicos como aluminio y vidrio. Cambiar a materiales catalizadores asequibles y ampliamente disponibles reduce la dependencia de metales raros y reduce aún más los costes. La combinación de reactores Syzygy y catalizadores económicos tiene el potencial de reducir los costes de producción de hidrógeno bajo en carbono hasta el punto en que importar amoníaco como vector energético sea una opción competitiva.
