Encuentran la manera de transformar el gas tóxico de alcantarillado en hidrógeno limpio

• El estudio se basa en trabajos previos que utilizan el «bucle químico». Su proceso consiste en agregar molibdeno para romper el gas en elementos separados.

Los científicos han encontrado un nuevo proceso químico para convertir el sulfuro de hidrógeno -un gas apestoso y tóxico- en un combustible de combustión limpia.

El proceso, detallado recientemente en la revista ACS Sustainable Chemical Engineering de la American Chemical Society, convierte el sulfuro de hidrógeno, más comúnmente llamado «gas de alcantarillado», en combustible de hidrógeno. El sulfuro de hidrógeno se emite desde pilas de estiércol y tuberías de alcantarillado y es un subproducto clave de las actividades industriales, incluida la refinación de petróleo y gas, la producción de papel y la minería.

El proceso detallado en este estudio utiliza relativamente poca energía y un material relativamente barato: el sulfuro de hierro químico con una pequeña cantidad de molibdeno como aditivo.

Además de oler a huevos podridos, el sulfuro de hidrógeno es altamente tóxico, corroe las tuberías y daña la salud de las personas que lo encuentran.

«El sulfuro de hidrógeno es uno de los gases más dañinos en la industria y para el medio ambiente», dijo Lang Qin, coautor del estudio e investigador asociado en ingeniería química y biomolecular en la Universidad Estatal de Ohio. «Y debido a que el gas es tan dañino, varios investigadores quieren convertir el sulfuro de hidrógeno en algo que no sea tan dañino, preferiblemente valioso».

El estudio se basa en trabajos previos del mismo grupo de investigación utilizando un proceso llamado bucle químico, que consiste en agregar partículas de óxido metálico en reactores de alta presión para quemar combustibles sin contacto directo entre el aire y el combustible. El equipo utilizó por primera vez el bucle químico en el carbón y el gas de esquisto para convertir los combustibles fósiles en electricidad sin emitir dióxido de carbono a la atmósfera. El proceso inicial utilizó óxido de hierro para descomponer los combustibles fósiles.

Más tarde, los investigadores aplicaron el concepto al sulfuro de hidrógeno e inventaron el proceso SULGEN, que convierte el sulfuro de hidrógeno en hidrógeno. Los investigadores encontraron que el químico puro, el sulfuro de hierro, no funcionaba bien a las grandes escalas necesarias para el uso industrial, dijo Qin. El equipo de investigación ha estado tratando de identificar otros productos químicos de bajo costo que podrían catalizar esa transformación en cantidades más altas. Este estudio muestra que la introducción de una pequeña cantidad de molibdeno en el sulfuro de hierro podría ser una opción atractiva.

Ese material es relativamente barato y fácil de adquirir, lo que lo convierte en una opción atractiva para operaciones a mayor escala.

La transformación de este gas tóxico en combustible de hidrógeno crea un petróleo y gas alternativos, que son los principales contribuyentes al cambio climático, dijeron los investigadores.

«Es demasiado pronto para decir si nuestra investigación puede reemplazar alguna de las tecnologías de producción de combustible de hidrógeno que existen», dijo Kalyani Jangam, autora principal del estudio y estudiante graduada en el Laboratorio de Investigación de Energía Limpia del Estado de Ohio. «Pero lo que estamos haciendo es ajustar este proceso de descomposición y hacer un producto valioso a partir de eso».

Para este estudio más reciente, los investigadores encontraron que el molibdeno mejora la descomposición del sulfuro de hidrógeno, dividiéndolo en dos partes: combustible de hidrógeno y azufre.

Este trabajo es temprano en el proceso científico: los investigadores demostraron que el proceso funcionaba en el laboratorio; se están presentando pruebas a nivel industrial.

«El panorama general es que queremos resolver el problema del gas dañino, y pensamos que nuestro proceso de bucle químico lo permitiría», dijo Qin. «Y aquí, hemos encontrado una manera de hacerlo en el laboratorio que crea este combustible de hidrógeno de valor agregado».

El autor principal de este artículo es Liang-Shih Fan, profesor de ingeniería química y biomolecular en Ohio State. Yu-Yen Chen, un ex estudiante de doctorado en el laboratorio de Fan, también contribuyó. (Fuente: Ohio State University, septiembre 10, 2021)

(Referencia:»Mo-Doped FeS Mediated H2 Production from H2S via an-In Situ Cyclic Sulfur Looping Scheme» por Kalyani Jangam, Yu-Yen Chen, Lang Qin y Liang-Shih Fan, 12 de agosto de 2021, ACS Sustainable Chemical Engineering. DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c03410)