Investigadores del Centre of Excellence for Carbon Science and Innovation (COE-CSI) y la Universidad de Adelaida han desarrollado un nuevo método para producir hidrógeno verde mediante la electrólisis de soluciones con urea, presentes en orina y aguas residuales. Esta tecnología ofrece una alternativa de menor consumo energético respecto a la electrólisis convencional del agua.
Tradicionalmente, el hidrógeno verde se obtiene mediante electrólisis del agua pura, un proceso que requiere altos niveles de energía eléctrica. En comparación, la electrólisis de urea reduce el consumo energético hasta en un 27 %, lo que representa una mejora significativa en términos de eficiencia y costos operativos.
El equipo científico desarrolló dos sistemas electroquímicos avanzados que superan limitaciones técnicas anteriores, como la formación de subproductos tóxicos (nitratos y nitritos) y la baja estabilidad del proceso. Los nuevos sistemas permiten una mayor eficiencia de conversión energética y una producción más limpia de hidrógeno molecular (H₂).
Retos de la electrólisis de urea
Uno de los desafíos clave en la electrólisis de orina es la presencia de iones cloruro (Cl⁻), que pueden oxidarse a cloro elemental (Cl₂). Este proceso genera corrosión en los electrodos y toxicidad en el sistema. Para mitigar este problema, los investigadores han implementado un mecanismo de oxidación mediada por cloro, utilizando catalizadores de platino soportados en carbono. Este enfoque estabiliza el proceso, aumenta la selectividad de la reacción y minimiza la degradación del ánodo.
Además de su eficiencia energética, esta técnica ofrece beneficios ambientales. La electrólisis de urea permite el tratamiento de efluentes ricos en nitrógeno. También, reduce la eutrofización de cuerpos de agua receptores. Por tanto, el sistema integra producción energética con remediación ambiental.
El profesor Yun Zheng, coautor del estudio, afirmó que el escalado de esta tecnología podría permitir la producción descentralizada y económica de hidrógeno verde. Tiene grandes ventajas en contextos urbanos e industriales, con sinergias entre gestión de residuos líquidos y generación de energía limpia.
Los resultados experimentales han sido validados y publicados en revistas científicas de alto impacto, como Angewandte Chemie International Edition y Nature Communications, lo que respalda la solidez técnica del enfoque propuesto. Este avance posiciona a la región como un actor emergente en el desarrollo de tecnologías de hidrógeno sostenible, aportando soluciones innovadoras a la transición energética global mediante el uso de recursos no convencionales y procesos con bajo impacto ambiental.
Declaraciones
«Tenemos que reducir el costo de la producción de hidrógeno, pero sin emisiones de carbono. El sistema de nuestro primer artículo, aunque utilizaba un sistema único sin membranas y un novedoso catalizador basado en cobre, empleaba urea pura, que se produce mediante el proceso de síntesis de amoníaco Haber-Bosch, que consume mucha energía y libera gran cantidad de CO2», afirmó el profesor Zheng. «Lo resolvimos utilizando una fuente verde de urea, la orina humana, que es la base del sistema examinado en nuestro segundo trabajo», señaló.
