¿Qué es la producción de hidrógeno a partir de biomasa?
(1) Gasificación de biomasa para producir hidrógeno. La gasificación de biomasa para producir hidrógeno consiste en suprimir materias primas de biomasa como leña, aserrín, paja de trigo y paja de arroz. Y realizar una reacción de gasificación o craqueo en un gasificador u horno de craqueo para producir gas combustible que contiene hidrógeno. La investigación de China en el campo de la tecnología de gasificación de biomasa ha logrado ciertos resultados. El Instituto de Energía de Guangzhou de la Academia de Ciencias de China ha realizado investigaciones sobre gasificación de biomasa durante muchos años, y el hidrógeno representa aproximadamente el 10% de sus productos de gasificación. Aunque puede utilizarse como combustible doméstico en zonas rurales, su contenido de hidrógeno es relativamente bajo. En el extranjero, gracias a la mejora de la tecnología de conversión, la gasificación de biomasa ha podido producir gas de agua a gran escala y su contenido de hidrógeno también ha mejorado considerablemente.
(2) Producción microbiana de hidrógeno. Los microorganismos también se pueden utilizar para producir hidrógeno. Los métodos microbianos de producción de hidrógeno han atraído la atención de la gente. El hidrógeno se puede producir mediante reacciones enzimáticas de microorganismos a temperaturas y presiones normales. Hay dos formas principales de producir hidrógeno a partir de biomasa: microorganismos quimiotácticos y microorganismos fotosintéticos. A los microorganismos quimiotróficos pertenecen algunas bacterias anaeróbicas estrictas y varios tipos de bacterias anaeróbicas facultativas de fermentación. Los sustratos originales para la producción de hidrógeno por parte de los microorganismos de fermentación son diversos carbohidratos, proteínas, etc. Actualmente existe una patente para la producción de hidrógeno a partir de la fermentación de carbohidratos, y el hidrógeno generado se utiliza como fuente de energía para la generación de energía. La producción fotosintética de hidrógeno se refiere al proceso de producción de hidrógeno de microorganismos fotosintéticos como microalgas y bacterias fotosintéticas, que está relacionado con la fotosíntesis. A principios de la década de 1990, el Instituto de Microbiología de la Academia de Ciencias de China, la Universidad Agrícola de Zhejiang y otras unidades llevaron a cabo "investigaciones sobre el aislamiento y detección de bacterias fotosintéticas púrpuras sin azufre productoras de hidrógeno" e "investigaciones sobre la producción de hidrógeno de bacterias inmovilizadas". bacterias fotosintéticas en el tratamiento de aguas residuales", y logró ciertos resultados.
En la actualidad, ya existen en el extranjero biorreactores optimizados productores de hidrógeno con bacterias fotosintéticas, con una escala de producción de hidrógeno de hasta 2.800 metros cúbicos por día. Este método utiliza diversas aguas residuales orgánicas industriales y domésticas y desechos de productos agrícolas y secundarios como sustratos para cultivar continuamente bacterias fotosintéticas, purificar las aguas residuales y obtener proteínas unicelulares mientras se produce hidrógeno. Este método tiene ciertas perspectivas de desarrollo.
(3) Reformado de metanol para producir hidrógeno. El reformado de metanol para producir hidrógeno utiliza metanol como materia prima y adopta la tecnología de reformado de metanol para producir hidrógeno. Esta tecnología se comercializa desde hace mucho tiempo en el país y en el extranjero. En la actualidad, esta tecnología ha sido ampliamente utilizada en la electrónica, la metalurgia, la alimentación y las pequeñas industrias petroquímicas. En comparación con la conversión a gran escala de gas natural, petróleo ligero y gas de agua, la tecnología de reformado de metanol tiene las características de proceso corto, baja inversión, bajo consumo de energía y ausencia de contaminación ambiental.
El reformado metanol-agua es un sistema de reacción complejo catalítico multicomponente y multirreacción gas-sólido. Después de que la solución de metanol y el agua desalinizada se mezclan en una determinada proporción, la bomba dosificadora aumenta la presión y entra al vaporizador de materia prima para su vaporización y calentamiento.
El calor necesario para la vaporización y reacción de la materia prima lo proporciona el sistema de horno de aceite térmico. Después de que el vapor de la materia prima se calienta a 220 °C en el vaporizador, ingresa al reactor de reformado de metanol, donde se produce la reacción de reformado para generar gases mixtos como hidrógeno, dióxido de carbono y monóxido de carbono. Después de la reacción, el gas mezclado intercambia calor con el líquido de alimentación a través de un intercambiador de calor. Después de lavarse en la torre de purificación, se envía al tanque de separación gas-líquido para separar el metanol sin reaccionar y el agua para reducir el contenido de metanol. El gas reformado alcanza la calidad especificada para completar la producción de gas.
El líquido después de la condensación y el lavado es un compuesto de metanol y agua, y todo se devuelve al tanque de distribución de líquido para su reciclaje. El gas reformado calificado pasa a través de un sistema de adsorción por cambio de presión que opera alternativamente múltiples torres de adsorción paralelas. Todas las impurezas se adsorben y separan al mismo tiempo, y se obtiene hidrógeno con pureza y contenido de impurezas calificados.
(4) Producción de hidrógeno a partir de otras sustancias que lo contienen. En el extranjero se han llevado a cabo investigaciones sobre la producción de hidrógeno a partir de sulfuro de hidrógeno. China es rica en recursos de hidrógeno. Por ejemplo, el gas natural extraído del campo de petróleo y gas de Zhaolanzhuang en Hebei contiene más del 90% de hidrógeno y tiene reservas de decenas de millones de toneladas. Es un recurso precioso. Hay muchas formas de producir hidrógeno a partir de sulfuro de hidrógeno. En la década de 1990, China llevó a cabo varios estudios. Por ejemplo, la Universidad Youshi de China ha llevado a cabo "investigaciones sobre la electrólisis indirecta de hidrógeno y azufre en un sistema de reacción dual" y ha logrado avances, y ahora está realizando experimentos ampliados.
El Instituto de Fotosensibilización de la Academia de Ciencias de China y otras unidades han llevado a cabo "investigaciones sobre la descomposición fotocatalítica heterogénea del sulfuro de hidrógeno" e "investigaciones sobre la descomposición del sulfuro de hidrógeno con plasma por microondas". Diversos resultados de la investigación sentarán las bases para hacer un uso pleno y racional de recursos valiosos y proporcionar energía limpia y materias primas químicas en el futuro.
(5) Recuperación del hidrógeno subproducto en diversos procesos químicos. Una gran cantidad de subproducto de hidrógeno se produce en muchos procesos químicos, como la electrólisis de la sal para producir álcali, la fermentación para producir vino, la síntesis de amoníaco y la industria de fertilizantes, la industria de refinación de petróleo, etc. Si se pueden tomar las medidas adecuadas para separar y recuperar el hidrógeno, se podrán obtener cientos de millones de metros cúbicos de hidrógeno cada año.
(6)Producir hidrógeno a partir de glucosa. La glucosa también se puede utilizar para producir gas hidrógeno. El 19 de octubre de 1996, científicos británicos y estadounidenses utilizaron enzimas producidas por bacterias que viven cerca de salidas subterráneas de agua caliente para convertir la glucosa en hidrógeno y agua. Específicamente, la glucosa se separa de la celulosa, un componente básico de las plantas, incluidos los pastos, y luego se oxida mediante enzimas para producir moléculas de hidrógeno combustible limpias. Las ventajas de este método de producción de hidrógeno son muy obvias. En primer lugar, la celulosa vegetal utilizada es rica en fuentes; en segundo lugar, las enzimas que pueden reproducirse rápidamente en agua caliente se pueden cultivar en grandes cantidades, con un método sencillo y de baja inversión.