Se logra una pureza del 90% en combustible derivado de desechos domésticos mediante el uso de ciclo químico. Actualmente, la mayoría de los métodos comerciales generan gas de síntesis con un nivel de pureza que oscila entre el 80% y el 85%.
La química circular: Transformando residuos ambientales en energía y combustibles
El tratamiento y reutilización de los residuos ambientales es uno de los grandes desafíos de la humanidad. A medida que aumenta la cantidad de plásticos desechados, papel, restos de alimentos y otros residuos sólidos, también crece la necesidad de encontrar soluciones sostenibles. En este contexto, un nuevo estudio revela que es posible convertir estos materiales en fuentes de energía y productos químicos esenciales mediante una tecnología innovadora.
Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Ohio ha desarrollado un sistema capaz de transformar desechos como plásticos y residuos agrícolas en gas de síntesis (syngas), un recurso clave en la producción de químicos y combustibles como el formaldehído y el metanol. Este proceso, conocido como química circular, busca optimizar el aprovechamiento de los residuos y minimizar su impacto ambiental.
El proceso de «Chemical Looping» y su eficiencia
A través de simulaciones avanzadas, los científicos comprobaron que su método, denominado chemical looping, puede generar syngas de alta calidad con una eficiencia superior a la de otras técnicas. Esta tecnología permite ahorrar energía y reducir los riesgos ambientales, explicó Ishani Karki Kudva, autora principal del estudio y estudiante de doctorado en ingeniería química y biomolecular.
«El syngas es fundamental para la producción de numerosos químicos esenciales en nuestra vida diaria«, señaló Kudva. «Mejorar su pureza significa que podemos utilizarlo en nuevas aplicaciones industriales«.
En la actualidad, los procesos comerciales convencionales producen syngas con una pureza del 80 al 85%, mientras que la tecnología desarrollada por el equipo de Ohio State logra una pureza del 90% en apenas unos minutos.
Este trabajo se basa en investigaciones previas dirigidas por Liang-Shih Fan, profesor distinguido en ingeniería química y biomolecular, quien ha liderado avances en chemical looping para convertir combustibles fósiles, biogás y carbón en hidrógeno y otros productos de alto valor.
Un ejemplo práctico de esta tecnología se observa en la conversión de residuos plásticos en syngas dentro de plantas piloto. En una de estas pruebas, se utilizaron botellas de PET y desechos agrícolas, logrando transformar el 95% del material en syngas utilizable en menos de 30 minutos. Este proceso demuestra su viabilidad para aplicaciones industriales a gran escala.
El funcionamiento del sistema de conversión de residuos
El sistema desarrollado en el estudio está compuesto por dos reactores principales:
- Un reactor de lecho móvil, donde los residuos se descomponen con el oxígeno aportado por un material de óxido metálico.
- Un reactor de lecho fluidizado, que regenera el oxígeno perdido para mantener la reacción en funcionamiento.
Este enfoque permite que los reactores operen con un 45% más de eficiencia, generando un syngas un 10% más limpio en comparación con otros métodos convencionales.
El estudio, publicado recientemente en la revista Energy and Fuels, representa un paso significativo en la búsqueda de tecnologías sostenibles para el aprovechamiento de residuos.
El impacto ambiental de la tecnología
Según un informe de la Agencia de Protección Ambiental de EE.UU. (EPA), en 2018 se generaron 32,4 millones de toneladas de plástico, de las cuales solo el 12,2% correspondía a residuos sólidos municipales como envases, electrodomésticos, muebles y residuos agrícolas.
Dado que los plásticos tienen una alta resistencia a la descomposición, pueden persistir en el medioambiente durante décadas, lo que dificulta su eliminación y reciclaje. Además, los métodos tradicionales de gestión de residuos, como el vertido en rellenos sanitarios y la incineración, suponen graves riesgos ecológicos.
El nuevo sistema ofrece una solución alternativa para reducir la contaminación y minimizar el impacto ambiental. Mediante el análisis de las emisiones de dióxido de carbono (CO2) en comparación con los procesos convencionales, los investigadores determinaron que la tecnología podría disminuir las emisiones de carbono hasta en un 45%.
Un avance hacia la descarbonización y la independencia de los combustibles fósiles
Este desarrollo representa un cambio significativo en la industria química y energética. «Hemos visto una transición drástica entre lo que se hacía antes y lo que se está buscando ahora en términos de investigación para la descarbonización«, comentó Shekhar Shinde, coautor del estudio y estudiante de doctorado en ingeniería química y biomolecular.
Mientras que las tecnologías previas solo podían procesar biomasa y plásticos por separado, este nuevo sistema integra diferentes tipos de residuos simultáneamente, ajustando las condiciones de conversión de forma dinámica.
Próximos pasos: pruebas y comercialización
Los investigadores esperan ampliar sus pruebas y evaluar la viabilidad comercial del sistema mediante experimentos a mayor escala y con materiales diversos. «Nuestro siguiente paso es incluir residuos sólidos municipales provenientes de los centros de reciclaje«, afirmó Kudva. «Aún seguimos trabajando en el laboratorio para llevar esta tecnología al mercado y contribuir a la descarbonización industrial«.
Vía osu.edu
