NO A LA PAPELERA

diciembre 23, 2007

Convertir materia orgánica en hidrógeno

Un nuevo método convierte materia orgánica en hidrógeno – 23/12/2007

Podría facilitar la producción de hidrógeno a partir de biomasa a escala industrial

Ingenieros de la universidad norteamericana de Penn State han ideado un sistema para generar hidrógeno a partir de materia orgánica. Para ello, han comprobado que una pila de combustible basada en microorganismos puede convertir la celulosa y otros materiales biodegradables directamente en hidrógeno. El rendimiento conseguido con esta nueva forma de extraer hidrógeno a partir de microbios es muy alto (entre un 91% y un 68%). Según sus creadores, esta técnica abriría la posibilidad de producir hidrógeno a partir de biomasa a escala industrial.

Pila de combustible ideada por ingenieros de Penn State. Foto: Shaoan Cheng
Ingenieros de la universidad norteamericana de Penn State han creado un sistema capaz de generar hidrógeno de una manera sencilla y muy eficiente a partir de materia orgánica. Esta investigación ha sido publicada en la revista Proceedings of Natioanal Academy of Sciences.

Grupos de investigadores de todo el mundo llevan años “corriendo” para dar con energías renovables, fáciles de generar y que sean eficientes en dicho proceso. El etanol está en el punto de mira para convertirse en una fuente de energía que reúna esas características. Sin embargó, económicamente extraer etanol de la celulosa (lo más común) dista 10 años de ser rentable económicamente. “Primero es necesario partir la celulosa en azúcares y después una bacteria puede convertir esos azúcares en etanol”, comenta Bruce E. Logan, que es profesor de ingeniería medioambiental en la Universidad Penn State, en un comunicado de la citada universidad.

Pero la clave parece estar en el hidrógeno. Logan y el investigador asociado Shaoan Cheng han sugerido un nuevo método para extraer hidrógeno de una manera sencilla y eficiente a partir de materia orgánica. En concreto ha comprobado que una pila de combustible basada en microorganismos o microbios puede convertir la celulosa y otros materiales biodegradables directamente en hidrógeno.

Los investigadores han usado una bacteria en una pila electrolítica con ácido acético. El ácido acético, además de estar presente en el vinagre, es también predominante en la fermentación de la glucosa o la celulosa. El ánodo de la pila electrolítica era grafito granulado y el cátodo era carbono, mientras que el catalizador era de platino.

Con estos componentes, la bacteria consume el ácido acético y libera electrones y protones creando electricidad (0,3 voltios). Para que el proceso de generación de hidrógeno se complete, es necesario introducir, además, una pequeña corriente eléctrica (0,2 voltios) desde el exterior del sistema. Cuando esto sucede, surgen directamente burbujas de hidrógeno desde el líquido. “Este proceso produce 288 % más energía en el hidrógeno que la energía eléctrica usada en todo el proceso”, comenta Logan.

Esto es importante, ya que la hidrólisis con agua, que es el método más común para extraer hidrógeno, es sólo entre un 50% y un 70% eficiente. Es decir, muy alejado de ese 288%. Incluso si descontamos esa pequeña carga de electricidad necesaria para que se complete el proceso, la eficiencia seguiría siendo muy alta: del 144%.

Economía del hidrógeno

Logan se muestra muy optimista respecto a la cercanía de una economía basada en el hidrógeno. Sugiere que el hidrógeno extraído de la celulosa y otros materiales orgánicos y renovables se mezcle con gas para ser susceptible, por ejemplo, de usarse en vehículos movidos con gas natural.

“Ya conducimos bastantes coches de gas natural. El gas natural es esencialmente metano”, dice Logan. “La combustión del metano es limpia, pero si le añadimos hidrógeno es todavía más limpia y funciona correctamente en vehículos de combustión con gas natural”

El rendimiento conseguido en esta nueva forma de extraer hidrógeno a partir de microbios es muy alto. Para el ácido acético se obtuvo un rendimiento del 91% y para la celulosa el rendimiento fue del 68%. Incluso en alguna de las configuraciones casi todo el hidrógeno disponible en las moléculas orgánicas fue extraído en forma gaseosa y utilizable.

Esta nueva propuesta facilitaría a medio plazo la producción de hidrógeno a partir de biomasa a escala industrial. La celulosa vegetal y otros desperdicios orgánicos podrían usarse de manera masiva para producir hidrógeno.

La electricidad aplicada al sistema no es muy grande y el hidrógeno producido genera, como hemos visto, mucha más energía que la consumida en el proceso. En el caso de utilizar vinagre la eficiencia total es del 80%, mucho más alta que en los procesos de obtención de biocombustibles como etanol o biodiesel.

Fertilizantes

Según sus creadores, otro uso potencial de esta pila de combustible microbiana es la fabricación de fertilizantes. Actualmente, los fertilizantes se manufacturan en fábricas y después se transportan a las granjas o explotaciones agrarias.

Con este nuevo sistema, las grandes granjas y cooperativas podrían producir hidrógeno a partir de astillas de madera para después, mediante un proceso muy común, usar nitrógeno presente en el aire y producir amoniaco o ácido nítrico. Ambos componentes se usan directamente como fertilizantes y, además, el amoníaco es susceptible de ser utilizado para hacer sulfatos y fosfatos.

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Convertir materia orgánica en hidrógeno

Un nuevo método convierte materia orgánica en hidrógeno – 23/12/2007

Podría facilitar la producción de hidrógeno a partir de biomasa a escala industrial

Ingenieros de la universidad norteamericana de Penn State han ideado un sistema para generar hidrógeno a partir de materia orgánica. Para ello, han comprobado que una pila de combustible basada en microorganismos puede convertir la celulosa y otros materiales biodegradables directamente en hidrógeno. El rendimiento conseguido con esta nueva forma de extraer hidrógeno a partir de microbios es muy alto (entre un 91% y un 68%). Según sus creadores, esta técnica abriría la posibilidad de producir hidrógeno a partir de biomasa a escala industrial.

Pila de combustible ideada por ingenieros de Penn State. Foto: Shaoan Cheng
Ingenieros de la universidad norteamericana de Penn State han creado un sistema capaz de generar hidrógeno de una manera sencilla y muy eficiente a partir de materia orgánica. Esta investigación ha sido publicada en la revista Proceedings of Natioanal Academy of Sciences.

Grupos de investigadores de todo el mundo llevan años “corriendo” para dar con energías renovables, fáciles de generar y que sean eficientes en dicho proceso. El etanol está en el punto de mira para convertirse en una fuente de energía que reúna esas características. Sin embargó, económicamente extraer etanol de la celulosa (lo más común) dista 10 años de ser rentable económicamente. “Primero es necesario partir la celulosa en azúcares y después una bacteria puede convertir esos azúcares en etanol”, comenta Bruce E. Logan, que es profesor de ingeniería medioambiental en la Universidad Penn State, en un comunicado de la citada universidad.

Pero la clave parece estar en el hidrógeno. Logan y el investigador asociado Shaoan Cheng han sugerido un nuevo método para extraer hidrógeno de una manera sencilla y eficiente a partir de materia orgánica. En concreto ha comprobado que una pila de combustible basada en microorganismos o microbios puede convertir la celulosa y otros materiales biodegradables directamente en hidrógeno.

Los investigadores han usado una bacteria en una pila electrolítica con ácido acético. El ácido acético, además de estar presente en el vinagre, es también predominante en la fermentación de la glucosa o la celulosa. El ánodo de la pila electrolítica era grafito granulado y el cátodo era carbono, mientras que el catalizador era de platino.

Con estos componentes, la bacteria consume el ácido acético y libera electrones y protones creando electricidad (0,3 voltios). Para que el proceso de generación de hidrógeno se complete, es necesario introducir, además, una pequeña corriente eléctrica (0,2 voltios) desde el exterior del sistema. Cuando esto sucede, surgen directamente burbujas de hidrógeno desde el líquido. “Este proceso produce 288 % más energía en el hidrógeno que la energía eléctrica usada en todo el proceso”, comenta Logan.

Esto es importante, ya que la hidrólisis con agua, que es el método más común para extraer hidrógeno, es sólo entre un 50% y un 70% eficiente. Es decir, muy alejado de ese 288%. Incluso si descontamos esa pequeña carga de electricidad necesaria para que se complete el proceso, la eficiencia seguiría siendo muy alta: del 144%.

Economía del hidrógeno

Logan se muestra muy optimista respecto a la cercanía de una economía basada en el hidrógeno. Sugiere que el hidrógeno extraído de la celulosa y otros materiales orgánicos y renovables se mezcle con gas para ser susceptible, por ejemplo, de usarse en vehículos movidos con gas natural.

“Ya conducimos bastantes coches de gas natural. El gas natural es esencialmente metano”, dice Logan. “La combustión del metano es limpia, pero si le añadimos hidrógeno es todavía más limpia y funciona correctamente en vehículos de combustión con gas natural”

El rendimiento conseguido en esta nueva forma de extraer hidrógeno a partir de microbios es muy alto. Para el ácido acético se obtuvo un rendimiento del 91% y para la celulosa el rendimiento fue del 68%. Incluso en alguna de las configuraciones casi todo el hidrógeno disponible en las moléculas orgánicas fue extraído en forma gaseosa y utilizable.

Esta nueva propuesta facilitaría a medio plazo la producción de hidrógeno a partir de biomasa a escala industrial. La celulosa vegetal y otros desperdicios orgánicos podrían usarse de manera masiva para producir hidrógeno.

La electricidad aplicada al sistema no es muy grande y el hidrógeno producido genera, como hemos visto, mucha más energía que la consumida en el proceso. En el caso de utilizar vinagre la eficiencia total es del 80%, mucho más alta que en los procesos de obtención de biocombustibles como etanol o biodiesel.

Fertilizantes

Según sus creadores, otro uso potencial de esta pila de combustible microbiana es la fabricación de fertilizantes. Actualmente, los fertilizantes se manufacturan en fábricas y después se transportan a las granjas o explotaciones agrarias.

Con este nuevo sistema, las grandes granjas y cooperativas podrían producir hidrógeno a partir de astillas de madera para después, mediante un proceso muy común, usar nitrógeno presente en el aire y producir amoniaco o ácido nítrico. Ambos componentes se usan directamente como fertilizantes y, además, el amoníaco es susceptible de ser utilizado para hacer sulfatos y fosfatos.

junio 28, 2007

Energía eólica e hidrógeno

Filed under: ECOLOGIA,ELECTRICIDAD,ENERGIA EOLICA,HIDROGENO,MEDIO AMBIENTE — JORGELANZ @ 11:51 pm

Sistema de Producción de Hidrógeno con Eólica

Antecedentes:

Debido a la dificultad de gestionar la energía eólica vertida a la red por los aero generadores y a que tampoco es fácil almacenar su energía mecánica (par torsor del eje), los desarrollos tecnológicos orientados a corregir esta variabilidad se enfocan hacia la predicción y el almacenamiento de la energía eléctrica que el parque eólico entrega a la red.

Dado que la energía eléctrica no es almacenable, se plantea el almacenar la energía química obtenida mediante electricidad. Si la reacción química es factible de absorber energía eléctrica en un sentido y entregarla en otro, entonces la reacción será útil para el almacenaje de la energía eléctrica.

El par químico que suscita actualmente un mayor interés tecnológico en el almacenamiento de energía eléctrica es el hidrógeno-oxígeno. Ambos constituyen la molécula de agua (H2O) y pueden obtenerse de ella mediante electrólisis (descomposición por electricidad). La posterior combinación de ambos (H2 + O2) para formar agua devuelve parte de la energía absorbida en la electrólisis previa.

La ventaja del par H2-O2 sobre otros reside en que sólo es necesario almacenar el hidrógeno, ya que el oxígeno puede tomarse de la atmósfera de la que forma parte en un 20%.

Aunque sea la pila de combustible la que ha revolucionado el uso del hidrógeno, su combustión en un motor de explosión con oxígeno, es una tecnología conocida.

En la primavera del 2005 se firmó un acuerdo entre Gas Natural y la Consellería de Innovación, Industria y Comercio de la Xunta de Galicia para desarrollar un proyecto piloto de almacenaje de energía eólica, a través de energía química.

Objetivos:

Este proyecto se ubicará en las instalaciones del Parque Eólico Experimental Sotavento, y constará de una planta de almacenaje de energía eólica, que empleará el hidrógeno a una escala que, sin ser la que debería resolver la variabilidad de la generación, permitirá tomar experiencias en operación real que fácilmente podrán ser extrapolables para diseñar soluciones globales.

Se tratará de la producción de hidrógeno con un electrolizador de 60 Nm3/h de capacidad, alimentado con corriente eléctrica proveniente de los aero generadores. El electrolizador produce hidrógeno a baja presión que luego se comprime para reducir el volumen de almacenaje en cilindros de acero a unos 200 bar. Para la posterior conversión a energía eléctrica, se emplea un equipo moto generador de 60 kW eléctricos.

Ambos sistemas (electrolizador y moto generador) se diseñan para un completo ensamblaje en un contenedor apto para ser instalado a la intemperie, que no requiera una gran obra civil adicional.

Funcionamiento y metodología:

Funcionamiento del almacenamiento de energía eólica o renovables.

Un posible modo para almacenar la energía eléctrica generada en un parque eólico, consiste en transformarla en hidrógeno.

La energía eléctrica que se desea almacenar se deriva hacia un electrolizador, que es un dispositivo en el que el paso de la corriente disocia agua en sus dos componentes: oxígeno (O2) e hidrógeno (H2) según la reacción H2O –> H2 + ½ O2. El H2 obtenido se comprime para hacer más fácil su almacenamiento en un volumen más pequeño, mientras que el O2 , que no tiene contenido energético, se libera a la atmósfera, de la que ya es componente.

El H2 se mantiene almacenado en recipientes a presión hasta el momento en el que debe emplearse para generar energía eléctrica en situaciones de demanda o necesidad de gestión.

En este caso, el H2 es utilizado como carburante en un grupo de generación eléctrica cuyo motor es similar a los de gas natural adaptado para hidrógeno. El motor aspira aire atmosférico cuyo oxígeno, en proporción del 20%, es el que, provocado por la chispa de las bujías, reacciona con el H2 en los cilindros.

La combustión del H2 + O2 libera sólo agua en un proceso inverso al que se había producido en el electrolizador.

El cigüeñal del motor arrastra un generador que produce nuevamente energía eléctrica que se entrega a la red.

Las distintas fases del proyecto son:

1. Elección equipos y análisis previos:
Es necesario evaluar todos los equipos presentes en la actualidad en el mercado del hidrógeno, así como los distintos requerimientos del agua de entrada al sistema para acondicionarla y permitir ser utilizada por el electrolizador.

En esta fase se adquieren los equipos más importantes:

– Electrolizador y sistemas filtrado de agua
– Equipo moto generador de electricidad a través del hidrógeno acumulado
– Sistemas de almacenamiento de hidrógeno.

2. Desarrollo íntegro del proyecto en función de los equipos:
Se desarrolla el proyecto de ejecución y dimensionado de toda la obra civil.

3. Ejecución obra civil:
Preparar la obra civil para albergar todo el equipamiento y dotarla de los diferentes servicios: línea eléctrica desde los aerogeneradores, abastecimiento de agua y línea de comunicaciones.

4. Instalación de los elementos y puesta en marcha:
Instalación de todos los componentes del proyecto y ejecución de la puesta en marcha de todo el sistema.

5. Evaluación de todo el sistema aplicando diferentes estados:
En esta etapa se evaluará y simulará el sistema para ser empleado en las siguientes condiciones:

– Absorber energía eólica en momentos de gran generación y entregar esa energía con vientos bajos.
– Gestión de la generación del parque para minimizar los desvíos en la predicción de generación.
– Acumular la energía en momento de restricciones técnicas del sistema de distribución (cortes de tensión, capacidad de evacuación insuficiente, etc).

Organismos colaboradores:

El presente proyecto es financiado por Gas Natural y la Consellería de Innovación, Industria y Comercio de la Xunta de Galicia con la colaboración del Parque Eólico Experimental Sotavento.

Situación actual:

El proyecto está en fase de adquisición de los equipos principales, cuyos pedidos están cursados, y en la de redacción del proyecto de ejecución del mismo.

Info: http://www.sotaventogalicia.com/area_tecnica/py_produccion_hidrogeno.php

Energía eólica e hidrógeno

Filed under: ECOLOGIA,ELECTRICIDAD,ENERGIA,EOLICA,HIDROGENO,MEDIOAMBIENTE — JORGELANZ @ 11:21 pm

Sistema de Producción de Hidrógeno con Eólica

Antecedentes:

Debido a la dificultad de gestionar la energía eólica vertida a la red por los aero generadores y a que tampoco es fácil almacenar su energía mecánica (par torsor del eje), los desarrollos tecnológicos orientados a corregir esta variabilidad se enfocan hacia la predicción y el almacenamiento de la energía eléctrica que el parque eólico entrega a la red.

Dado que la energía eléctrica no es almacenable, se plantea el almacenar la energía química obtenida mediante electricidad. Si la reacción química es factible de absorber energía eléctrica en un sentido y entregarla en otro, entonces la reacción será útil para el almacenaje de la energía eléctrica.

El par químico que suscita actualmente un mayor interés tecnológico en el almacenamiento de energía eléctrica es el hidrógeno-oxígeno. Ambos constituyen la molécula de agua (H2O) y pueden obtenerse de ella mediante electrólisis (descomposición por electricidad). La posterior combinación de ambos (H2 + O2) para formar agua devuelve parte de la energía absorbida en la electrólisis previa.

La ventaja del par H2-O2 sobre otros reside en que sólo es necesario almacenar el hidrógeno, ya que el oxígeno puede tomarse de la atmósfera de la que forma parte en un 20%.

Aunque sea la pila de combustible la que ha revolucionado el uso del hidrógeno, su combustión en un motor de explosión con oxígeno, es una tecnología conocida.

En la primavera del 2005 se firmó un acuerdo entre Gas Natural y la Consellería de Innovación, Industria y Comercio de la Xunta de Galicia para desarrollar un proyecto piloto de almacenaje de energía eólica, a través de energía química.

Objetivos:

Este proyecto se ubicará en las instalaciones del Parque Eólico Experimental Sotavento, y constará de una planta de almacenaje de energía eólica, que empleará el hidrógeno a una escala que, sin ser la que debería resolver la variabilidad de la generación, permitirá tomar experiencias en operación real que fácilmente podrán ser extrapolables para diseñar soluciones globales.

Se tratará de la producción de hidrógeno con un electrolizador de 60 Nm3/h de capacidad, alimentado con corriente eléctrica proveniente de los aero generadores. El electrolizador produce hidrógeno a baja presión que luego se comprime para reducir el volumen de almacenaje en cilindros de acero a unos 200 bar. Para la posterior conversión a energía eléctrica, se emplea un equipo moto generador de 60 kW eléctricos.

Ambos sistemas (electrolizador y moto generador) se diseñan para un completo ensamblaje en un contenedor apto para ser instalado a la intemperie, que no requiera una gran obra civil adicional.

Funcionamiento y metodología:

Funcionamiento del almacenamiento de energía eólica o renovables.

Un posible modo para almacenar la energía eléctrica generada en un parque eólico, consiste en transformarla en hidrógeno.

La energía eléctrica que se desea almacenar se deriva hacia un electrolizador, que es un dispositivo en el que el paso de la corriente disocia agua en sus dos componentes: oxígeno (O2) e hidrógeno (H2) según la reacción H2O –> H2 + ½ O2. El H2 obtenido se comprime para hacer más fácil su almacenamiento en un volumen más pequeño, mientras que el O2 , que no tiene contenido energético, se libera a la atmósfera, de la que ya es componente.

El H2 se mantiene almacenado en recipientes a presión hasta el momento en el que debe emplearse para generar energía eléctrica en situaciones de demanda o necesidad de gestión.

En este caso, el H2 es utilizado como carburante en un grupo de generación eléctrica cuyo motor es similar a los de gas natural adaptado para hidrógeno. El motor aspira aire atmosférico cuyo oxígeno, en proporción del 20%, es el que, provocado por la chispa de las bujías, reacciona con el H2 en los cilindros.

La combustión del H2 + O2 libera sólo agua en un proceso inverso al que se había producido en el electrolizador.

El cigüeñal del motor arrastra un generador que produce nuevamente energía eléctrica que se entrega a la red.

Las distintas fases del proyecto son:

1. Elección equipos y análisis previos:

Es necesario evaluar todos los equipos presentes en la actualidad en el mercado del hidrógeno, así como los distintos requerimientos del agua de entrada al sistema para acondicionarla y permitir ser utilizada por el electrolizador.

En esta fase se adquieren los equipos más importantes:

– Electrolizador y sistemas filtrado de agua

– Equipo moto generador de electricidad a través del hidrógeno acumulado

– Sistemas de almacenamiento de hidrógeno.

2. Desarrollo íntegro del proyecto en función de los equipos:

Se desarrolla el proyecto de ejecución y dimensionado de toda la obra civil.

3. Ejecución obra civil:

Preparar la obra civil para albergar todo el equipamiento y dotarla de los diferentes servicios: línea eléctrica desde los aerogeneradores, abastecimiento de agua y línea de comunicaciones.

4. Instalación de los elementos y puesta en marcha:

Instalación de todos los componentes del proyecto y ejecución de la puesta en marcha de todo el sistema.

5. Evaluación de todo el sistema aplicando diferentes estados:

En esta etapa se evaluará y simulará el sistema para ser empleado en las siguientes condiciones:

– Absorber energía eólica en momentos de gran generación y entregar esa energía con vientos bajos.

– Gestión de la generación del parque para minimizar los desvíos en la predicción de generación.

– Acumular la energía en momento de restricciones técnicas del sistema de distribución (cortes de tensión, capacidad de evacuación insuficiente, etc).

Organismos colaboradores:

El presente proyecto es financiado por Gas Natural y la Consellería de Innovación, Industria y Comercio de la Xunta de Galicia con la colaboración del Parque Eólico Experimental Sotavento.

Situación actual:

El proyecto está en fase de adquisición de los equipos principales, cuyos pedidos están cursados, y en la de redacción del proyecto de ejecución del mismo.

Info: http://www.sotaventogalicia.com/area_tecnica/py_produccion_hidrogeno.php

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