En un esfuerzo por reducir el creciente problema de la eliminación de los desechos de alimentos, los investigadores se están enfocando en ...
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| En un esfuerzo por reducir el creciente problema de la eliminación de los desechos de alimentos, los investigadores se están enfocando en desarrollar nuevas tecnologías ecológicas que utilicen los desechos de alimentos para generar energía limpia. Crédito: Shutterstock |
El desperdicio de alimentos es un problema creciente en muchas otras partes del mundo, y se espera que empeore en los próximos años. Se espera que la población mundial crezca a 9.700 millones para 2050 , junto con la demanda mundial de alimentos .
Esto no solo creará grandes cantidades de alimentos y desechos orgánicos municipales , sino que también habrá cantidades cada vez mayores de desechos agrícolas a medida que aumente la demanda mundial de verduras, frutas y granos. Se estima que el 60 por ciento de los alimentos producidos terminan en vertederos.
El desperdicio de alimentos viene con su propio conjunto de problemas, que incluyen emisiones de gases de efecto invernadero, olores desagradables, plagas y fluidos tóxicos que pueden infiltrarse en las fuentes de agua. Además, cada año los basureros municipales ocupan más terreno, llegando hasta los límites de las comunidades, lo que puede generar problemas de salud para quienes viven cerca.
En un esfuerzo por reducir el creciente problema de la eliminación de los desechos de alimentos, investigadores como yo nos estamos enfocando en desarrollar nuevas tecnologías que utilicen los desechos de alimentos para generar energía limpia . Mi equipo y yo estamos estudiando un proceso conocido como gasificación de biomasa .
Gasificación de biomasa
La gasificación de biomasa utiliza calor, oxígeno, vapor o una mezcla de estos para convertir la biomasa (residuos alimentarios y agrícolas u otros materiales biológicos) en una mezcla de gases que se puede utilizar como combustible.
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| La gasificación de biomasa utiliza calor, oxígeno, vapor o una mezcla de estos para convertir la biomasa (residuos alimentarios o agrícolas u otros materiales biológicos) en una mezcla de gases combustibles. Fuente: Salvador Escobedo Salas |
La gasificación de biomasa funciona mediante la alimentación de desechos de alimentos semisecos en una unidad que se parece un poco a una olla, donde pasa a través de una sustancia burbujeante caliente que la convierte en gas combustible. Este proceso, conocido como fluidización, es muy eficiente para convertir los desechos de alimentos en fuentes valiosas de gas de síntesis rico en energía, una mezcla de hidrógeno, metano, monóxido de carbono y dióxido de carbono, también llamado gas de síntesis. Syngas se puede utilizar para generar calor y energía. Este proceso es sostenible porque se considera neutro en carbono.
Granjas, ciudades y municipios podrían implementar esta tecnología sostenible para reducir los gastos de servicios públicos de calefacción o electricidad. También podrían reducir significativamente la dependencia de los vertederos y reducir el presupuesto operativo para los servicios de gestión de residuos sólidos, que pueden alcanzar cerca de $380 millones por año para una ciudad del tamaño de Toronto.
Sustitución de combustibles fósiles
El consumo de combustibles fósiles y sus derivados ha creado una crisis ambiental, principalmente por las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera, lo que ha provocado el cambio climático . A medida que los gobiernos de todo el mundo implementan políticas climáticas que restringen las emisiones de gases de efecto invernadero o las gravan, es importante reemplazar los combustibles fósiles con fuentes alternativas de energía renovable, como los desechos agrícolas y alimentarios.
Aunque el gas de síntesis se puede utilizar como un gas natural convencional, que es un combustible fósil a base de metano, se diferencia de él por su mayor composición de monóxido de carbono e hidrógeno.
Estos gases se pueden convertir aún más en productos químicos de base biológica de alto valor, como el metanol y el amoníaco . La gasificación de biomasa también genera biocarbón, que se puede utilizar para mejorar la fertilidad del suelo .
Mientras que la producción de gas de síntesis depende del tipo de biomasa y la tecnología utilizada. La estación generadora canadiense Atikokan, por ejemplo, produjo 205 megavatios de electricidad limpia. Esta es suficiente energía para alimentar alrededor de 70 000 edificios residenciales y comerciales .
Proyectos globales
Países como Finlandia, Brasil, Italia, Dinamarca y los Estados Unidos están a la vanguardia en el desarrollo de proyectos de gasificación de biomasa sostenibles y rentables y en el uso de desechos de alimentos para respaldar su producción nacional de calor, energía y productos químicos de base biológica.
Costa Rica es otro ejemplo. Como uno de los 20 principales productores de café del mundo, Costa Rica genera una cantidad significativa de residuos agrícolas de la producción de café y su disposición presenta serios problemas ambientales. Su solución actual son las tecnologías de gasificación de biomasa para convertir la pulpa de café en calor y energía .
Las comunidades pequeñas y marginales también podrían aprovechar al máximo las tecnologías de gasificación de biomasa al reducir la cantidad de desechos de alimentos que se acumulan en los vertederos, producir su propia energía y reducir significativamente sus gastos de servicios públicos.
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| Los cultivos de café en Costa Rica generan grandes cantidades de desechos que se utilizan para producir calor y energía mediante la gasificación de biomasa. Fuente: Shutterstock |
Una economía sostenible y circular
La gasificación de biomasa es una estrategia tecnológica y sostenible que convierte los residuos alimentarios en un producto de valor añadido. Es un paso en el camino hacia una cultura de economía circular de cero residuos.
Los líderes políticos y los gobiernos deben apoyar programas sostenibles proporcionando ayuda financiera, subsidios e incentivos fiscales. Estos programas también pueden alentar a las personas y empresas a invertir en tecnologías de gasificación de biomasa y desarrollarlas a escala comercial.
La gasificación de biomasa lleva a las ciudades y municipios un paso más cerca de poner fin a las preocupaciones sobre el desperdicio de alimentos . También ayuda a satisfacer las demandas de energía y desplazar el uso de combustibles fósiles y nos ayudará a hacer la transición hacia una economía sostenible y circular.
Banana split para la producción de hidrógeno
Ahora, los científicos dirigidos por el profesor Hubert Girault de la Escuela de Ciencias Básicas de la EPFL han desarrollado un nuevo método para la fotopirólisis de biomasa que produce no solo gas de síntesis valioso, sino también un biocarbón de carbono sólido que se puede reutilizar en otras aplicaciones. El trabajo se publica en Chemical Science .
El método realiza pirólisis con luz de flash utilizando una lámpara de xenón, comúnmente utilizada para curar tintas metálicas para productos electrónicos impresos. El grupo de Girault también ha utilizado el sistema en los últimos años para otros fines, como sintetizar nanopartículas.
La luz de flash blanca de la lámpara proporciona una fuente de energía de alta potencia, así como pulsos cortos que promueven reacciones químicas fototérmicas. La idea es generar un potente disparo de luz de flash, que la biomasa absorba y que desencadene instantáneamente una conversión fototérmica de biomasa en gas de síntesis y biocarbón.
Esta técnica de flasheo se usó en diferentes fuentes de biomasa: cáscaras de plátano , mazorcas de maíz, cáscaras de naranja, granos de café y cáscaras de coco, todos los cuales se secaron inicialmente a 105 grados centígrados durante 24 horas y luego se molieron y tamizaron hasta obtener un polvo fino.
Lo que destaca en este método es que sus dos productos finales, el hidrógeno y el biocarbón de carbono sólido, son valiosos. El hidrógeno se puede usar como combustible verde, mientras que el biocarbón de carbono se puede enterrar y usar como fertilizante o se puede usar para fabricar electrodos conductores.
Más información: Wanderson O. Silva, Bhawna Nagar, Mathieu Soutrenon, Hubert H. Girault. Banana split: Biomass splitting with flash light irradiation. Chemical Science 25 January 2022. DOI: 10.1039/d1sc06322g
