Una “bio-batería” hecha de bacterias modificadas genéticamente podría almacenar el exceso de energía renovable y liberarla según sea necesario.
CONCLUSIONES CLAVE:
Dado que el gas de hidrógeno es altamente explosivo, debe almacenarse y transportarse en celdas de combustible seguras, que son costosas y podrían causar daños catastróficos si algo falla. Una solución al problema es la química: una reacción que convierte gas hidrógeno y dióxido de carbono en ácido fórmico, un líquido que se puede almacenar de forma fácil y segura. Sin embargo, los catalizadores químicos involucrados suelen ser metales raros caros. Un equipo de investigación ha propuesto una solución utilizando bacterias modificadas genéticamente.
El gas hidrógeno se puede quemar como combustible, con oxígeno, dejando solo agua como subproducto. Utilizable en motores de combustión regulares, el combustible de hidrógeno en sí mismo se puede producir fácilmente a través de métodos como la electrólisis del agua. Si esta producción está alimentada por energías renovables, el carbono no estará involucrado en ninguna etapa del proceso, por lo que estará completamente libre de gases de efecto invernadero.
Además de esto, el combustible de hidrógeno ahora se está explorando como una posible forma de almacenar el exceso de energía renovable a largo plazo.
El hidrógeno es una de las rutas más prometedoras hacia una economía neutra en carbono.
Cuando la producción de las instalaciones eólicas, solares e hidroeléctricas supera la demanda de electricidad, esa energía podría usarse para producir combustible de hidrógeno, que podría almacenarse indefinidamente. Luego, si la producción de energías renovables cae, el hidrógeno podría volver a convertirse en energía limpia a pedido.
Todos estos factores han consolidado el lugar del hidrógeno como una de las rutas más prometedoras hacia una economía neutra en carbono: un objetivo que se vuelve cada vez más urgente a medida que el cambio climático continúa acelerándose.
Sin embargo, el despliegue a escala mundial del combustible todavía tiene una barrera importante que superar.
El desafío (explosivo): dado que el gas de hidrógeno es altamente explosivo, debe almacenarse y transportarse en celdas de combustible altamente seguras, donde se presuriza o se enfría a temperaturas ultrabajas.
Este equipo no solo es demasiado costoso para los usuarios cotidianos, sino que también podría causar daños catastróficos si algo funciona mal, lo que genera preocupaciones constantes sobre la seguridad de la tecnología.
El lanzamiento a escala mundial del combustible de hidrógeno todavía tiene una gran barrera que superar.
Una solución al problema es la química: una reacción que convierte el hidrógeno gaseoso (H2) y el dióxido de carbono (CO2) en ácido fórmico, un líquido que se puede almacenar de manera fácil y segura en una amplia gama de temperaturas y presiones.
Sin embargo, los catalizadores químicos involucrados en este proceso a menudo requieren el uso de metales raros o condiciones de reacción extremas, lo que hace que todo sea menos atractivo desde una perspectiva económica.
En su estudio, Volker Müller y sus colegas de la Universidad Johann Wolfgang Goethe de Frankfurt, investigaron una especie de bacteria que habita en las profundidades del océano. Para obtener la energía que requiere, este organismo transporta una enzima que cataliza la rápida conversión de H2 y CO2 en ácido fórmico.
La bacteria no requería condiciones extremas para sobrevivir.
Normalmente, las bacterias continuarían digiriendo este compuesto, produciendo ácido acético y etanol menos útiles. Sin embargo, a través de la ingeniería genética, el equipo de Müller alteró su metabolismo para evitar esta reacción adicional e incluso revertir la reacción inicial por completo: convertir el ácido fórmico nuevamente en CO2 e hidrógeno como combustible.
De manera crucial, estas bacterias no requerían condiciones extremas para sobrevivir, convirtiendo constantemente los productos químicos a temperaturas de solo 30 ° C (86 ° F) y a una presión atmosférica regular.
El experimento: utilizando un biorreactor, los investigadores alimentaron a sus bacterias modificadas con gas hidrógeno durante ocho horas durante el día. Esto simuló el período de tiempo en el que se podría producir gas hidrógeno de manera realista utilizando la energía recolectada por los paneles solares durante el verano del sur de Alemania.
Durante las 16 horas restantes, cortaron el suministro de hidrógeno del reactor, lo que provocó que el ácido fórmico producido durante el día se reoxidara y liberara el hidrógeno gaseoso inicialmente consumido por las bacterias.
Al mismo tiempo, el CO2 liberado del biorreactor podría volver a capturarse, listo para su uso en el próximo ciclo de almacenamiento.
La biobatería podría utilizarse para almacenar el exceso de energía renovable.
El equipo de Müller mantuvo el experimento en marcha durante 2 semanas en total, lo que les permitió evaluar el rendimiento de su celda de combustible en varios ciclos diurnos/nocturnos.
De manera alentadora, la cantidad de ácido fórmico producido en el biorreactor se mantuvo constante durante los primeros 4 ciclos, antes de que la producción no deseada de ácido acético comenzara a degradar su rendimiento.
Almacenar hidrógeno de manera segura: los investigadores describen su configuración como una “biobatería”, en la que los electrones transportados por H2 se pueden almacenar indefinidamente dentro del ácido fórmico y luego se puede acceder a ellos tan pronto como lo requiera el usuario.
Con más mejoras, esperan que sus bacterias puedan mantener sus niveles de producción de ácido fórmico a lo largo de numerosos ciclos diurnos y nocturnos, allanando el camino para el despliegue a escala industrial de la tecnología.
La tecnología podría proporcionar a las industrias incentivos más fuertes para capturar el CO2 que producen.
Si tiene éxito, la biobatería podría usarse para almacenar el exceso de energía renovable y luego liberarla nuevamente cuando las demandas de los clientes comiencen a superar el suministro.
Esto es particularmente importante en escenarios donde la producción de energía renovable es muy variable: por ejemplo, cuando los paneles solares no generan energía durante la noche; o en épocas más secas del año, cuando hay menos agua disponible para impulsar los generadores hidroeléctricos. La energía eólica también es estacionalmente variable en diferentes regiones.
Dado que el proceso también implica almacenar y reciclar CO2, también podría proporcionar a las industrias incentivos más fuertes para capturar el CO2 que producen, lo que podría acercar un paso más a la realidad una economía neutral en carbono.
Este artículo fue publicado originalmente por nuestro sitio hermano, Freethink.