ÀMBIT
Producció d’hidrogen
Nivell de Maduresa
TRL 3-6
Nivell de Desenvolupament
Planta pilot
Nivell de Protecció
Secret industrial
Sistemes bioelectroquímics per la producció de H2 a partir de aigües residuals
Entitat:
Els sistemes bioelectroquímics (BES) són un tecnologia innovadora fruit de la sinergia entre l’electroquímica i la biotecnològica. Els sistemes BES integren elèctrodes (ànode i càtode) dins de reactors biològics. En lloc de fer servir catalitzadors de base inorgànica en els dos elèctrodes; els BES hi ha microorganismes que actuen com a catalitzadors biològics per dur a terme diferents reaccions d’oxidació a l’ànode i/o de reducció al càtode. Es poden utilitzar els reactors BES per diferents aplicacions, entre elles per produir H2. En aquesta aplicació, a l’ànode s’oxida matèria orgànica continguda en aigües residuals enlloc de la electròlisis de l’aigua i al càtode es produeix la reacció d’evolució d’H2. Els BES també es poden utilitzar per a la conversió de CO2 a CH4 (utilitzant H2 com a intermediari) i es poden integrar amb el procés de fermentació fosca per incrementar el seu rendiment.
Capacitats:
• Sistemes de laboratori per fer test de materials (elèctrodes i membranes) i test de diferent residus
• Pilots de laboratori per optimització de paràmetres d’operació (0.5 – 5 L)
• Pilots instal·lats a ambients reals (200 – 1000 L).
Repte que resol
• Valorització de residus (aigües residuals, fangs de depuradora, etc.) mitjançant la generació de H2.
• Increment de la eficiència energètica de producció de H2. Voltatge operatiu de cel·la se situa entre 0.75-1.3 V, el que significa una eficiència de 20-35 kWh/kgH2.
• S’utilitzen aigües residuals com a anòlit i els microorganismes actuen com a catalitzador evitant l’ús d’aigua pura i ús de critical raw materials.
Àmbit d'aplicació
• Tractament i valorització de residus humits (aigües residuals, fangs de depuradora, residus/ aigües residuals agro-industrials, etc.)
• Emmagatzemant / gestió de excedents de energia renovables (concepte Power-2-Gas) EDARs, Explotacions ramaderes, Explotacions agrícoles, Industries agroalimentàries.
Publicacions principals
• Bosch-Jimenez, P., et. al. Non-precious metal doped carbon nanofiber air-cathode for Microbial Fuel Cells application: oxygen reduction reaction characterization and longterm validation. Electrochimica Acta, 2017, 228, 380-388.
• Ceballos-Escalera, Alba, et al. “Bioelectrochemical systems for energy storage: A scaled-up power-to-gas approach.” Applied Energy 260 (2020): 114138.
Projectes relacionats
• VIVALDI (EU project 10100044) https://www. vivaldi-h2020.eu/ Reactor BES per recuperar N-NH4+ de les aigües residuals en forma de fertilitzant líquid (salt de N-NH4+). En el càtode del reactor BES es produeix H2. Desenvolupament de catalitzadors i càtodes per a HER. Desenvolupament de membranes polimèriques d’intercanvi catiònic amb alta selectivitat cap al catió NH4+.
• REGENERA (Esp-Misiones) Desenvolupament d’un reactor BES per a la conversió de CO2 a CH4 amb HER al càtode. I, desenvolupament d’un altre reactor BES per a la producció d’H2 eficient energèticament mitjançant el tractament d’aigües residuals
Altres tecnologies relacionades
