Sarmientos convertidos en hidrógeno verde

Inmaculada Romero Pulido.

Catedrática de Tecnologías del Medio Ambiente.
Universidad de Jaén. 

El empleo de una biomasa residual como los sarmientos para generar biohidrógeno se postula como una solución en el camino hacia la transición energética.

El sector vitivinícola produce una gran cantidad de residuos, y entre ellos destacan los sarmientos de vid generados durante la poda de las vides que se realiza cada año al terminar la cosecha de las uvas.

Según la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO, por sus siglas en inglés), la superficie mundial dedicada al cultivo de la vid fue de 6,7 millones de hectáreas en 2022, y se estima que cada hectárea genera entre 1 y 2 toneladas de sarmientos cada año. Se trata de un residuo agrícola sin una aplicación viable en la actualidad.

Convertir los residuos agrícolas en recursos valiosos contribuye a allanar el camino hacia la bioeconomía circular y se alinea con los Objetivos de Desarrollo Sostenible contemplados en la Agenda 2030 de Desarrollo Sostenible adoptada por Naciones Unidas en 2015.

En mi grupo de investigación trabajamos en el desarrollo de procesos que permiten darle una segunda vida a los residuos agrícolas y agroindustriales. Además de sarmientos de vid, empleamos como materias primas poda de olivo, orujillo, hojas de almazara, tallos de girasol, paja de colza o bagazo de cerveza.

Mediante procesos de conversión bioquímica, los microorganismos los transforman en productos renovables como bioetanol, xilitol o antioxidantes naturales con aplicaciones en la industria alimentaria y farmacéutica.

El bioetanol es un biocarburante renovable que puede reemplazar a la gasolina y que actualmente va mezclado con la gasolina de nuestros coches en un 5 %. El xilitol es un edulcorante alimentario con menor valor calórico que la sacarosa y su producción a partir de un residuo biomásico ofrece una alternativa atractiva frente al proceso químico comercial a gran escala.

Hacia la neutralidad climática

El cambio climático mundial es ya una realidad que nos afecta en nuestra vida diaria. En este contexto, la producción de hidrógeno como combustible alternativo y renovable despierta un gran interés.

El hidrógeno es un combustible limpio, ya que su combustión directa no emite dióxido de carbono. Sin embargo, la producción actual de hidrógeno procede mayoritariamente de recursos fósiles. Por tanto, su generación a partir de fuentes renovables supone un reto ya que además de mitigar el impacto ambiental, reduciría la dependencia de los combustibles fósiles.

Cuando hablamos de hidrógeno verde nos referimos al que se consigue a partir de fuentes renovables. Principalmente al obtenido a partir de la electrolisis del agua y con empleo de electricidad de origen renovable, aunque en este proceso se requieren cantidades significativas de energía eléctrica para romper las moléculas de agua y obtener hidrógeno.

En cambio, dentro del hidrógeno verde también entra el biohidrógeno, que es aquel que tiene un origen biológico; se obtiene a partir de biomasa mediante un proceso que llevan a cabo microorganismos.

¿Cómo se genera el biohidrógeno?

El biohidrógeno se puede obtener por vía fotobiológica (empleando luz solar como fuente de energía) o por vía fermentativa (obteniendo la energía de los electrones liberados en la descomposición de la materia orgánica).

En el proceso que utilizamos, obtenemos biohidrógeno por la acción de microorganismos anaerobios en una etapa fermentativa conocida como “fermentación oscura”, ya que se lleva a cabo en ausencia de luz solar. Los microorganismos empleados proceden de lodos de depuradoras de aguas residuales y utilizan azúcares, principalmente glucosa, como sustrato para producir biohidrógeno.

Las biomasas residuales como los sarmientos de vid contienen azúcares en su composición, pero formando parte de estructuras como la celulosa y la hemicelulosa. Para liberar esos azúcares es necesario romper esas estructuras mediante un pretratamiento y una etapa de hidrólisis con enzimas. De esta forma, obtenemos una disolución rica en azúcares que la bacteria Clostridium butyricum consume y transforma en diferentes ácidos grasos volátiles e hidrógeno.

Una solución de economía circular

El empleo de una biomasa residual como los sarmientos para generar biohidrógeno se postula como una solución en el camino hacia la transición energética. La idea de producir un gas renovable como el biohidrógeno a partir de este residuo agrícola supone una alternativa sostenible a su quema directa en los campos de cultivo, con la consiguiente reducción de emisiones de gases de efecto invernadero.

Al utilizar residuos del cultivo de la vid y otros residuos orgánicos para generar biohidrógeno estamos contribuyendo, además, a una gestión sostenible de residuos en un modelo de economía circular al convertir los residuos en recursos.

A pesar de los retos, el hidrógeno como combustible alternativo puede desempeñar un papel importante en la transición hacia una economía con bajas emisiones de carbono, pero requiere inversiones en investigación, desarrollo e infraestructuras.

Fuente:
The Conversation