De residuo a valor: los electrolitos adecuados pueden mejorar la oxidación del glicerol
"Nuestra investigación podría ayudar a convertir los subproductos de la biomasa en valiosos productos químicos de forma más eficiente"
Cuando la biomasa se convierte en biodiésel, se producen enormes cantidades de glicerol como subproducto. Hasta ahora, sin embargo, este subproducto se ha utilizado poco, a pesar de que podría transformarse en sustancias químicas más valiosas mediante su oxidación en reactores fotoelectroquímicos. La razón: la baja eficiencia y selectividad. Un equipo dirigido por el Dr. Marco Favaro, del Instituto de Combustibles Solares de HZB, ha investigado la influencia de los electrolitos en la eficiencia de la reacción de oxidación del glicerol. Los resultados pueden ayudar a desarrollar procesos de producción más eficientes y respetuosos con el medio ambiente.
Los grupos hidroxilo del glicerol son atraídos por los iones Bi3+ de la superficie del fotoánodo BiVO4. El electrolito desempeña un papel decisivo en la mediación de estas interacciones.
© HZB
En 2023 se produjeron en la Unión Europea unos 16.000 millones de litros de biodiésel y diésel HVO, a base de maíz, colza o parcialmente de materiales residuales de la producción agrícola. Un subproducto de la producción de biodiésel es el glicerol, que puede utilizarse como componente básico para la producción de sustancias químicas valiosas como la dihidroxiacetona, el ácido fórmico, el gliceraldehído y el glicolaldehído mediante una reacción de oxidación del glicerol (ROG). El glicerol puede oxidarse electroquímicamente en reactores (foto)electroquímicos (PEC), que actualmente se están desarrollando en particular para la producción de hidrógeno verde. Sin embargo, esta vía en las plantas PEC apenas se explota en la actualidad, a pesar de que podría aumentar significativamente la eficiencia económica del proceso PEC Power-to-X, ya que la oxidación del glicerol requiere un aporte energético mucho menor que la producción de hidrógeno mediante la división del agua, pero al mismo tiempo produce sustancias químicas más valiosas.
Examinar la influencia de distintos electrolitos
Muchos estudios han investigado ya el papel de los fotocatalizadores en los electrolizadores PEC, pero aún no se había analizado sistemáticamente el papel del electrolito. Un equipo dirigido por el Dr. Marco Favaro, del Instituto de Combustibles Solares, ha desvelado ahora la influencia de la composición del electrolito en la eficacia y estabilidad de la oxidación del glicerol.
Utilizaron una célula PEC con fotoánodos de vanadato de bismuto (BiVO4) nanoporoso. Probaron electrolitos ácidos (pH = 2) con varios cationes y aniones, como nitrato sódico (NaNO3), perclorato sódico (NaClO4), sulfato sódico (Na2SO4), sulfato potásico (K2SO4) y fosfato potásico (KPi). "Nuestros resultados mostraron que los fotoánodos BiVO4 funcionan mejor en NaNO3 y superan al Na2SO4 comúnmente utilizado en términos de fotocorriente, estabilidad y tasas de producción de productos de reacción de oxidación de glicerol de alta calidad", resume Favaro.
El nitrato sódico obtiene mejores resultados
El equipo también investigó las razones de esta diferencia de rendimiento: su hipótesis es que influyen el tamaño de los iones, sus diferentes capacidades de entrada/salida de sal (serie de Hofmeister) y su diferente capacidad de amortiguación del pH. "La composición del electrolito tiene un efecto sorprendentemente claro en la eficiencia de oxidación del glicerol, y pudimos observar esta tendencia tanto en los ánodos de vanadato de bismuto como en los de platino policristalino", afirma Heejung Kong, estudiante de doctorado. Esto respalda la hipótesis de que estos hallazgos podrían aplicarse en general a distintos materiales y procesos.
La elección del electrolito es, por tanto, de gran importancia para la eficacia y la estabilidad de la oxidación del glicerol. "Nuestra investigación podría ayudar a convertir los subproductos de la biomasa en sustancias químicas valiosas de forma más eficiente y a producir sustancias químicas valiosas a partir de materiales de desecho minimizando el impacto sobre el medio ambiente", afirma Favaro.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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