El equipo diseñado por la UNAL mide las concentraciones de los gases. Foto: Jhoan Mauricio Moreno, estudiante del Doctorado en Ciencias – Física de la UNAL.
El “fotocatalímetro”, equipo creado por la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, mejora la eficiencia del biogás producido a partir de residuos de pescado. Este gas renovable –obtenido a partir de los desechos orgánicos de las industrias alimentaria, agrícola o ganadera– pasa por placas de dióxido de titanio que se activan con luz ultravioleta, lo que convierte el dióxido de carbono en metano o en compuestos menos contaminantes.
Dicho proceso, llamado “metanación”, hace que el biogás sea más eficiente como fuente de energía renovable. Además el “fotocatalímetro” mide en tiempo real los gases para asegurarse de que el dióxido de carbono –gas de efecto invernadero (GEI) cuya emisión a la atmósfera es una de las principales causas del cambio climático– se convierta correctamente.
El magíster en Ciencias – Física Jhoan Mauricio Moreno Vargas, quien adelanta el Doctorado en la misma área en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UNAL, avanza en el desarrollo de un proceso que promete reducir el dióxido de carbono presente en el biogás, aumentar su concentración de metano y mejorar su aprovechamiento energético. Este avance tiene un impacto no solo técnico sino también ambiental, ya que contribuye en la lucha contra el cambio climático y en mejorar las condiciones de la energía renovable en el país.
“El biogás se obtiene en un entorno anaeróbico (sin oxígeno) en el cual los microorganismos descomponen los materiales orgánicos y liberan biogás, compuesto principalmente por metano y dióxido de carbono”, explica el investigador Moreno.
El biogás se ha convertido en una alternativa energética importante, especialmente en regiones como Tumaco, una zona costera del Pacífico colombiano donde la industria pesquera genera grandes cantidades de residuos. En este contexto, este gas representaría una solución efectiva para generar localmente energía renovable.
“A pesar de sus ventajas, el biogás presenta un importante desafío: su contenido de dióxido de carbono. Este gas no solo reduce la eficiencia energética del biogás, sino que además tiene un impacto negativo en la atmósfera”, amplía.
Si el dióxido de carbono no se reduce antes de que el biogás se utilice como fuente de energía, su liberación al ambiente podría empeorar los problemas climáticos. Además ocupa espacio en la mezcla de gases del biogás sin aportar energía útil, lo que reduce su poder calorífico y hace que el biogás sea menos eficiente como combustible.
En busca de procesos más eficientes
Así, el objetivo del investigador Moreno es encontrar una manera de reducir el CO₂ y aumentar la concentración de metano en el biogás, lo que incrementaría su eficiencia energética. El metano es el componente más energético del biogás, ya que cuando se quema libera una gran cantidad de energía.
No obstante, el biogás no siempre contiene una cantidad suficiente de metano, ya que suele estar mezclado con otros gases como el dióxido de carbono. Para aprovechar al máximo esta fuente de energía renovable es necesario separar estos gases y aumentar la concentración de metano.
En la actualidad, para purificar el biogás y mejorar su concentración de metano se utilizan procesos fisicoquímicos complejos y costosos, pero la UNAL está desarrollando una solución basada en materiales de bajo costo, que harían este proceso más asequible y eficiente.
El material fotocatalítico (que absorbe luz) utilizado en el equipo se basa en dióxido de titanio, compuesto químico muy común, barato y fácilmente disponible; además tiene propiedades especiales que le permiten acelerar reacciones químicas cuando se expone a la luz, un fenómeno conocido como fotocatálisis.
En este caso, el dióxido de titanio actúa como el agente principal que ayuda a transformar el dióxido de carbono en compuestos más útiles y menos contaminantes como el metano.
Para mejorar aún más la eficiencia de este proceso, los investigadores de la UNAL han modificado el dióxido de titanio añadiéndole nanopartículas metálicas de níquel o cobre. Estas micropartículas imperceptibles al ojo humano tienen una función importantísima: actúan como pequeños aceleradores de las reacciones químicas.
Al integrarse con el dióxido de titanio, las nanopartículas metálicas aumentan la capacidad del material para transformar el dióxido de carbono haciendo más eficiente el proceso de “metanación” o transformación del dióxido de carbono en metano u otros compuestos útiles.
Este proyecto es un ejemplo claro de cómo la investigación científica y las tecnologías limpias se pueden combinar para ofrecer soluciones innovadoras a los problemas ambientales y energéticos. Si se materializa, la tecnología desarrollada por la UNAL cambiaría la forma en que se maneja el biogás, convirtiendo un problema ambiental en una oportunidad energética; al hacerlo, la Universidad estaría demostrando cómo la ciencia y la innovación pueden ser herramientas poderosas para crear un futuro más limpio y sostenible, no solo en Colombia sino en todo el mundo.
