Producción De Energía Eléctrica A Partir De Residuos Líquidos De La Industria Panelera Colombiana

La producción de energía a partir de fuentes renovables y limpias es una de las principales preocupaciones de los gobiernos y la comunidad científica en el mundo. En los últimos años, los modelos de generación de electricidad en celdas de combustibles alimentadas con hidrógeno (H2) han tomado gran interés debido a que no generan emisiones contaminantes, tienen altos rendimientos, se pueden implementar en una gran variedad de aplicaciones y el H2 se puede obtener a partir de biocombustibles. En Colombia particularmente, el bioetanol se presenta como una alternativa prometedora, ya que su producción es promovida por políticas gubernamentales y estudios recientes han demostrado su favorabilidad para producir H2, sin incurrir en purificaciones rigurosas. Sin embargo, en la actualidad el bioetanol se usa en motores de combustión interna, loscuales tienen baja eficiencia. Por esto, la conversión de bioetanol a H2 para producir electricidad agregaría valor a este producto y fomentaría el desarrollo de nuevos negocios.Los grupos de investigación en Energía, Materiales y Ambiente (GEMA) y de Procesos Agroindustriales (GIPA) de la Universidad de La Sabana y el Campus Biomédico de la Universidad de Roma (Italia) han conformado una alianza estratégica para el desarrollado de proyectos de investigación relacionados con el tema mencionado anteriormente. En primer lugar, se ha evaluado la producción de bioetanol a partir de soluciones modelo de glucosa y residuos líquidos de la industria panelera (cachaza), con el fin de determinar las condiciones apropiadas para la obtención de bioetanol. Este bioetanol se está utilizando para la producción de hidrógeno por reformado con vapor, utilizando un catalizador en polvo de RhPt/CeO2/SiO2 previamente diseñado por el grupo de investigación. Los resultados de esta primera etapa sugirieron que el proceso es viable, debido a que la producción de H2 es mayor que cuando se usa este bioetanol que cuando se utilizan mezclas sintéticas de etanol/agua. En segundo lugar, se han diseñado catalizadores en polvo, logrando obtener materiales activos, selectivos y estables durante periodos de 72 h en ciclos de encendido y apagado. Ahora, el reto es soportar estos catalizadores en estructuras más estables como los monolitos, que presentan mayor facilidad de ser implementados en sistemas móviles y de mayor interés comercial. A pesar de que dentro del grupo de investigación se ha trabajado fuertemente en cada una de las etapas por separado, es importante realizar la integración del proceso con el fin de validar su viabilidad y eficiencia. Por ello, en este proyecto se pretende inicialmente estandarizar la producción de bioetanol a partir de cachaza, obtenida de un trapiche familiar de la industria panelera del departamento de Santander, con el propósito de generar un nuevo valor a este residuo. De esta manera, se pretende diseñar y validar un prototipo a escala de laboratorio para la generación de energía eléctrica a partir del bioetanol obtenido de la fermentación de cachaza, para ello se diseñará un sistema de reactores en continuo, utilizando catalizadores monolíticos para la producción y purificación de hidrógeno, evaluando la generación de energía eléctrica en celdas decombustibles tipo PEM (Proton Exchange Membrane, por sus siglas en inglés). Esto con el fin de desarrollar un sistema estable, sostenible, eficiente, con alto valor comercial y con potencialidad para ser patentado, contribuyendo así a la generación de soluciones energéticas no convencionales y sustentables.

Energy generation from renewable, clean sources is one of the main challenges for both, governments and scientific community worldwide. Fuel cells fed with hydrogen are an interesting application for electricity generation because they do not cause environmental pollution. Hydrogen can be obtained from renewable sources like bioethanol in a series of reactions involving steam reforming of ethanol and carbon monoxide preferential oxidation. Specifically in Colombia, bioethanol is a promise alternative to hydrogen production due to bioethanol is promoted by government policies and recent studies have demonstrated its favorability to produce hydrogen, avoiding extreme purification process. Previous studies carried out at the Universidad de La Sabana have let to the design of active and stable catalysts for these reactions. Now, it is desirable to evaluate the feasibility of electricity generation in fuel cells fed with the hydrogen obtained insitu from bioethanol in the laboratory. In addition, this bioethanol is going to be obtained from cachaza, a liquid residue generated form the Colombian Panela industry, which is currently discharged. Hence, in this project, the system composed by the fermentation of cachaza to produce bioethanol, the purification of this bioethanol, the catalytic reactors and the fuel cell for electricity generation will jointly evaluated in order to investigate the feasibility of the complete process.

Electricidad, Celdas de Combustible, Bioetanol, Hidrógeno, Energía no Convencional