El tratamiento del agua también producirá hidrógeno verde

Hoy en día, el abastecimiento de agua potable y las formas renovables de energía son unos de los mayores retos que enfrenta el mundo —pero ahora hay una máquina que puede resolver las dos problemáticas a la misma vez. 

En la Escuela de Ingeniería Química de la Universidad del Valle (Univalle), hay un prototipo funcional de una máquina que usa  reacciones foto-electroquímicas para degradar contaminantes en el agua y captar el hidrógeno y oxígeno producido durante el proceso. 

El doctor José Antonio Lara Ramos, un egresado del doctorado en la Escuela de Ingeniería Química e investigador actual del Grupo de Investigación de Procesos Avanzado de Oxidación para Tratamiento Biológico y Químico (GAOX), en la ejecución del proyecto de agroproducción sostenible acuícola con integración comunitaria mediante la ejecución del licenciamiento de patente biotecnológica internacional patrocinado por Minciencias y en asocio con BHI SAS.

El doctor Lara explicó que durante el desarrollo de un proceso para tratar aguas residuales, se dio cuenta de que este hidrógeno podía capturarse y utilizarse para generar electricidad.

El tamaño del mercado mundial de hidrógeno verde (hidrógeno generado desde fuentes renovables), se valoró en 4.020 millones de dólares en 2022, según un reporte de mercado publicado en 2023. 

“En esta reacción, el hidrógeno es un subproducto de alto valor agregado”, dijo el doctor Lara. 

Foto: José Antonio Lara Ramos mostró los controles del prototipo. Crédito: Alexander Bejarano/NCC-FI/Univalle

La Investigación

Por lo general, en el tratamiento de aguas contaminadas por medio de procesos avanzados de oxidación, se usan catalizadores para aumentar la velocidad de una reacción química (sin consumirse el catalizador en el proceso).

En este caso, un electrodo fotosensible transforma agua; energía eléctrica; y radiación ultravioleta en moléculas de hidrógeno, oxígeno y radicales hidroxilos.

Los radicales hidroxilos son moléculas bastante inestables que dañan otras estructuras químicas, específicamente contaminantes orgánicos que no son degradados por otros métodos de tratamiento. 

La doctora Jennyfer Diaz Angulo, Directora de investigación e innovación en la empresa A&S Consultoría y Suministros y egresada de la Facultad de Ingeniería de Univalle, fue involucrada en la ideación y conceptualización del prototipo y luego en su fabricación, coordinando al equipo multidisciplinar de profesionales para la construcción de la planta piloto bajo la dirección del Profesor Fiderman Machuca Martínez, líder del proyecto

“El diseño y construcción de un equipo que no existe en el mercado siempre implica desafíos para un equipo de trabajo y con el Fotoelectro Filtro-H2 confluyen muchos aspectos técnicos y científicos de diferentes disciplinas que resultan ser críticos,” dijo la doctora Diaz. 

El profesor Machuca explicó que actualmente este proceso se encuentra en solicitud de patente ante la superintendencia de industria y comercio de Colombia mediante radicado No NC2022/0016422.

“Este prototipo constituye un avance de la Facultad de Ingeniería en implementar soluciones para el tratamiento de aguas residuales mediante procesos avanzados y la producción de valor agregado”, dijo el profesor Machuca.

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Foto: Miembros del Cabildo Indígena del Pueblo Zenú (CIPEZ) de Turbaco, Bolívar departamento de Colombia. (Crédito: CIPEZ)

Ambiciones para el futuro

En 2006, en promedio sólo 25% de las aguas vertidas eran tratadas, incrementando la contaminación de recursos hídricos, según un reporte de la Superintendencia de Servicios Públicos. 

Además, más de tres millones de personas (7% de la población Colombiana) no tienen acceso a agua segura para tomar, según un boletín del Gobierno de Colombia en 2021.

Para el doctor Lara, es un tema que le toca muy de cerca — él es miembro del Cabildo Indígena del Pueblo Zenú (CIPEZ) de Turbaco, en el departamento de Bolívar y mantiene conexiones fuertes con esta comunidad de 1200 personas.

En el futuro, el doctor Lara está planeando instalar paneles solares y una planta de tratamiento  en esta comunidad, para producir agua potable para personas, animales y cultivos. 

“A nivel mundial, se han enfocado en producir el hidrógeno pero no es muy común la construcción a nivel piloto de procesos que en simultáneo traten agua y producen hidrógeno”, manifestó el doctor Lara, y añadió que los investigadores ya están en negociaciones con empresas para comercializar la planta con el apoyo de la OTRi. 

“Fue una idea que se tuvo en el grupo de trabajo, pero estamos sorprendidos del fuerte interés de la industria,” planteó el doctor Lara, y agregó que hay compañías interesadas en financiar plantas en comunidades como Turbaco, con el fin de ganar créditos de carbono a través del hidrógeno verde. 

Además, la doctora Diaz dijo que la contribución del proyecto a la economía circular es importante puesto que el reto inicial era la seguridad alimentaria en pequeñas comunidades 

“Es uno de los pilares fundamentales en los que se viene trabajando a nivel mundial para disminuir el impacto ambiental y crear procesos más sostenibles”, manifestó Diaz. 

Si le interesa contactar al investigador o conocer más sobre el proyecto, escriba a la Oficina de Comunicaciones Facultad de Ingeniería: comunicaingenieria(arroba)correounivalle.edu.co

Foto de la portada: José Antonio Lara Ramos mostró el prototipo en la EI Química de Univalle. Crédito: Alexander Bejarano/NCC-FI/Univalle