Cómo las cáscaras de camarón podrían cambiar la industria energética

Un grupo de investigadores de Singapur presentó una tecnología experimental que transforma residuos orgánicos ricos en carbono, entre ellos cáscaras de camarón, en tres productos: hidrógeno con balance de carbono negativo, proteína cultivada para acuicultura y carbonato de calcio biogénico.

Según informó Biographic, el trabajo fue liderado por Li Hong, ingeniero electroquímico de la Universidad Tecnológica de Nanyang, y plantea una alternativa para reducir parte de la dependencia del gas natural. El sistema se apoya en un proceso de varias etapas que desvía basura y la convierte en productos con uso industrial y alimentario.

El hidrógeno constituye uno de los resultados principales, aunque el esquema también genera un suplemento proteico apto para alimentar especies de acuicultura (cría y cultivo de organismos acuáticos), incluido el camarón de cultivo, además de carbonato de calcio, una sal blanca presente en materiales como el cemento y los antiácidos.

El artículo señaló que la condición de carbono negativo implica que, en términos globales, el proceso retira de la atmósfera más dióxido de carbono del que emite. Una parte de ese efecto se debe a que utiliza residuos que, si no fueran aprovechados, terminarían en un basural. Allí, al descomponerse, esos desechos liberarían más gases que contribuyen al calentamiento del planeta.

Un circuito que busca aprovechar cada subproducto

Biographic detalló que la producción de proteína cultivada forma parte del diseño general de la tecnología y que surge a partir de microbios. Li explicó al medio que el método “cierra el circuito desde el residuo hasta el alimento”, dentro de una lógica de valorización de desechos.

El tercer producto del sistema es el carbonato de calcio biogénico, que podría reemplazar parte de la piedra caliza extraída de canteras para la fabricación de cemento. La producción anual de cemento alcanza 4.200 millones de toneladas métricas, un dato que ubica a ese subproducto dentro de un sector de gran escala.

Juan Carlos Serrano Ruiz, químico e ingeniero de la Universidad Loyola de España, valoró la propuesta como una forma “muy ingeniosa” de usar biomasa, es decir, materia orgánica como desechos vegetales o animales, para abordar uno de los problemas de la producción de hidrógeno. También afirmó que le sorprendió “el grado de integración” del sistema.

Cómo funciona el proceso desarrollado

Hoy, gran parte del hidrógeno se obtiene a partir de la reacción entre gas natural y vapor, un método conocido como hidrógeno gris. También existe una oferta creciente de hidrógeno verde, producido con energía renovable como la solar o la eólica.

El equipo de Li modificó una tecnología ya conocida, la electrólisis del agua (un proceso químico que usa electricidad para separar el agua en hidrógeno y oxígeno), para adaptarla al uso de residuos orgánicos destinados al descarte.

Ese procedimiento demanda mucha energía y la presencia de oxígeno eleva el riesgo de explosión. La variante propuesta por el equipo de Li Hong emplea materiales orgánicos, como restos de cáscaras de camarón, que reaccionan con facilidad en presencia de un catalizador. Esa sustitución evita problemas del oxígeno explosivo y reduce la energía necesaria.

Para usar restos de camarón como material de base, los investigadores primero los trituran hasta formar una pasta de color marrón rojizo. Después separan de esa mezcla el carbonato de calcio con una técnica de molienda que rompe y deshace el material. El material restante, compuesto por ácidos orgánicos y amoníaco, se bombea hacia un electrolizador instalado en el techo de la universidad.

Del hidrógeno a la proteína

El electrolizador funciona como una batería, con dos polos separados por una membrana. Alimentado por 5 paneles solares, hace pasar corriente por las sustancias extraídas de las cáscaras y permite recoger el hidrógeno producido.

Tras esa fase, el paso final ocurre dentro de un biorreactor. Allí, los investigadores incorporan bacterias púrpuras fototróficas, que descomponen los restos de biomasa y los convierten en un suplemento con alto contenido proteico apto para alimento de acuicultura.

El uso de peces silvestres para alimentar peces de cultivo representa un problema de sostenibilidad y alternativas de este tipo podrían aliviar esa presión si el proceso y los costos resultan viables.

Según un estudio publicado el año pasado por el equipo, la instalación de laboratorio puede producir 14 litros de hidrógeno por hora. Serrano Ruiz sostuvo que el proceso tiene cerca de la mitad de la eficiencia de las técnicas comerciales actuales de hidrógeno verde y advirtió que elevar la tasa de producción será decisivo para competir en términos económicos.

Interés empresarial y desafíos para su expansión

En la actualidad, el hidrógeno verde tiene un costo superior al del gris derivado del gas natural, y su precio depende en gran medida de incentivos públicos y del valor local de la energía. Las proyecciones del grupo de Li indican que, en una planta piloto capaz de procesar 200 toneladas métricas de cáscaras de camarón, la electricidad representaría más de la mitad del costo de producción.

Alex Pearse, científico de materiales de la empresa Modern Hydrogen, señaló que la venta combinada de hidrógeno, carbonato de calcio o proteína “es una estrategia poderosa, porque genera ingresos, pero también un poco más compleja, ya que combina dos mercados”.

El medio añadió que 2 empresas ya obtuvieron licencias para explotar este sistema. Una de ellas, la londinense Ki Hydrogen, la usa con residuos forestales, agrícolas y cerveceros para producir hidrógeno y dióxido de carbono puro. Otra evalúa aplicarla al reciclaje de materia carbonosa en lodos cloacales.

Li subrayó que “es una tecnología muy versátil, apta para una amplia gama de residuos” que no se limita a desechos de mariscos y puede adaptarse a cartón, verduras, pasto, maíz y materiales descartados de industrias como la palma aceitera, la forestal, la azucarera o la cervecera.

Por otro lado, Serrano Ruiz considera que la prueba clave será en plantas a escala real, lo que requerirá suministro constante de biomasa, una instalación de prueba, mercado para los productos y verificaciones independientes que confirmen el carácter carbono negativo del hidrógeno en condiciones industriales.