Investigadores de Sevilla convierten residuos de naranja en hidrógeno verde

Un equipo del Departamento de Ingeniería Química y Ambiental de la Universidad de Sevilla ha desarrollado un innovador sistema que transforma residuos de naranja en hidrógeno verde. Este proceso permite obtener hidrógeno a partir de biomasa húmeda de naranja, almacenándolo en forma de amoníaco, un compuesto que resulta ser más estable, seguro y fácil de transportar que el hidrógeno gaseoso. Esta característica facilita su almacenamiento prolongado y su distribución a gran escala.

La técnica se basa en una simulación de planta industrial que utiliza, entre otros materiales, la biomasa de naranja. La innovación radica en el uso de gasificación con agua supercrítica, una tecnología que convierte biomasa con alto contenido hídrico en gas de síntesis sin necesidad de secado previo. Según el investigador Francisco Javier Gutiérrez Ortiz, esto evita costes energéticos elevados asociados al secado, haciendo el proceso más eficiente y económico.

Ventajas del Amoníaco como Vector Energético

A diferencia del hidrógeno, que requiere condiciones extremas para su transporte, el amoníaco puede manejarse con infraestructuras existentes similares a las utilizadas para el gas natural. Esto lo convierte en una solución práctica para llevar hidrógeno donde sea necesario, ya sea para la generación eléctrica o como materia prima en procesos industriales.

La simulación empleada fue realizada con el software Aspen Plus y plantea un sistema autosuficiente energéticamente. Parte del gas generado se quema para proporcionar calor al proceso, mientras que el excedente se utiliza para generar electricidad mediante ciclos de turbinas de vapor. Además, se contempla la posibilidad de conectar el exceso energético a la red eléctrica o utilizar el calor residual para abastecer oficinas cercanas.

Producción y Almacenamiento Eficiente

En un estudio titulado ‘Hydrogen production and storage as ammonia by supercritical water gasification of biomass’, publicado en la revista Energy Conversion and Management, los investigadores detallan que el sistema opera a temperaturas superiores a los 374 grados centígrados y presiones por encima de 221 atmósferas. Estas condiciones permiten que el agua alcance un estado supercrítico, facilitando así la descomposición y transformación de compuestos orgánicos como la biomasa de naranja.

A partir del proceso, se genera un gas rico en hidrógeno que luego se purifica y convierte en amoníaco mediante una reacción química conocida como proceso Haber-Bosch. Este método es comúnmente utilizado para fabricar fertilizantes. Una vez transformado en amoníaco, el hidrógeno puede ser utilizado posteriormente para generar electricidad o como insumo en procesos industriales que requieren este elemento.

Eficiencia Energética y Captura de CO?

Los datos revelan que con unas 10 toneladas por hora de biomasa húmeda —equivalente a llenar un camión grande con restos orgánicos— se producen aproximadamente 745 kilos de amoníaco cada hora. Dentro del amoníaco se “almacena” el hidrógeno: alrededor de 132 kilos por hora, lo que equivale al contenido energético de 28 bombonas de butano.

Además, este sistema captura cerca de 3 toneladas de dióxido de carbono (CO?) por hora, equivalente a las emisiones generadas por unos 200 coches circulando a alta velocidad. Este CO? puede ser almacenado o aprovechado en otros procesos industriales. La planta también genera 1.8 megavatios netos de electricidad, suficiente para abastecer aproximadamente 5.000 hogares.

Análisis Económico y Futuras Aplicaciones

A través de un análisis preliminar tecno-económico, los investigadores concluyeron que la planta debe recibir al menos 100 toneladas por hora de cáscara de naranja para ser rentable. Las simulaciones han sido validadas con datos experimentales previos, lo cual refuerza la viabilidad técnica del diseño propuesto.

El siguiente paso del equipo es realizar un análisis más exhaustivo sobre la viabilidad económica e impacto ambiental del sistema mediante un análisis completo del ciclo de vida. También consideran aplicar esta tecnología a otros residuos orgánicos húmedos como lodos urbanos o subproductos agroindustriales. Gutiérrez Ortiz destaca que este proceso convierte un desafío —los residuos difíciles de tratar— en una oportunidad: una fuente limpia y útil de hidrógeno que contribuye a avanzar hacia una economía descarbonizada.

Este trabajo ha contado con financiación por parte de la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía y recursos propios provenientes de la Universidad de Sevilla.

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