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Gene ración de hidrógeno
Paolo Gabriel Paez Orozco
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paolo@oem.org.mx Ingeniero geólogo por la UNAM con estudios de geotecnia; especialista en modelación e investigador.
La Era del hidrógeno ha llamado la atención a diferentes empresas y países en estos últimos años, lo que los ha llevado a implementar nuevas estrategias para sustituir fuentes primarias en algunos sectores como en el transporte, siendo el hidrógeno un sustituto de la gasolina y diésel y una opción alterna a los coches eléctricos. Existen diferentes maneras de obtención de hidrógeno, la más favorable es el hidrógeno verde, el cual se obtiene a través del uso de energías renovables, siendo la generación eólica y solar las más comunes. Sin embargo, existe otra opción que podría abrir a más alternativas para la producción de hidrógeno verde que es la electrólisis microbiana. Este tipo de tecnología consiste en generar un fermento de materia orgánica, con microorganismos que degradan esta materia orgánica bajo condiciones de experimento con el uso de un reactor y obtener el hidrógeno. Se basa principalmente en la transferencia de electrones que ocurre de manera natural en el ambiente, donde los microorganismos oxidan la materia orgánica en sistemas con poco oxígeno (anaeróbico) en adición con una sustancia (sedimentos o agua) que contiene metales insolubles operando como receptores de electrones, liberados por los organismos a partir del proceso metabólico. Esta sustancia con metales puede ser reemplazada con un electrodo para tener una corriente eléctrica donde además se pueden dar los procesos químicos de oxidación y reducción en el sistema. Con este principio se puede utilizar biomasa o aguas residuales junto con un biocatalizador que contenga estos microrganismos y así ob-
Foto: Geobacter sulfurreducens (Anna Klimes and Ernie Carbone, UMass Amherst.)
tener un sistema bioelectroquímico. Al darse la reacción de fermentación se separan varios elementos entre ellos el hidrógeno en adición con compuestos que pueden tener varias aplicaciones. El rol de la electrólisis microbiana consiste en tener una corriente eléctrica en una cámara que contiene agua y otra con una sustancia o materia orgánica para el proceso de oxidación (por ejemplo acetato). Donde el ánodo está conformado por un biofilm electroactivo, estos microrganismos son los que permitirán la conductividad eléctrica para transferir los electrones al cátodo y a la otra cámara que contiene agua, realizar un proceso de reducción y separar la molécula del hidrógeno, el cual es medido en un cromatógrafo de gases. Se observó que se necesita menor energía eléctrica para la electrólisis a comparación de otros compuestos. Sin embargo, para generar mayores cantidades de hidrógeno se deben implementar mayores cantidades de materia orgánica, teniendo una relación directamente proporcional. Una de las grandes ventajas que se tiene es el potencial a otros procesos de biorrefinación como la obtención de bioetanol y biometano. Para obtener hidrógeno a través de aguas residuales ya que este es el insumo para materia orgánica en el proceso de bioelectrólisis, siendo una gran alternativa para mitigar la contaminación de cuerpos de agua. Actualmente esta tecnología se encuentra en una etapa que ha sido exitosa a nivel laboratorio, sin embargo, faltan varias etapas que permitan llegar a una escala comercial o industrial, ya que una de sus limitantes es la pequeña cantidad de hidrógeno que se genera para el consumo en dispositivos que consumen este elemento. Aun así, el proceso bioelectroquímico sigue siendo una tecnología con potencial para la generación de hidrógeno, que, al igual que las otras energías renovables, ha dado un avance y crecimiento significativo, y el cual podría ser una opción más para la generación de energía de manera sustentable y eficiente.
Referencia: Carmona-Martínez, A. A. [Laboratorio de Investigaciones en Procesos Avanzados de Tratamiento de Aguas (LIPATA) del Instituto de Ingeniería UNAM, Campus Juriquilla] (7 de mayo de 2021). Electrólisis microbiana para producir hidrógeno.
Tierras raras
Adrián Morales Ríos
adrianmoralesrios@outlook.com Ingeniero Químico Industrial por el IPN. Sus líneas de especialidad se orientan al sector petrolero, con particular enfoque en la prospección petroquímica.
En la actualidad, la mayoría de las personas no se imaginan su vida sin un dispositivo tecnológico en sus manos o sin una pantalla en sus hogares. Con el surgimiento de nuevas tecnologías, la demanda global de estos aparatos crece desmesuradamente. Es aquí donde surge la importancia de las tierras raras. Contrario a lo que su nombre indica, no se trata de tierras, sino de un grupo de 17 elementos de la tabla periódica: escandio, itrio y el grupo de los lantánidos. Que son de gran utilidad para la fabricación de componentes utilizados en aparatos tecnológicos. El término tierra surge de la variación de un vocablo que describía a un elemento que puede ser disuelto en ácido, mientras que el término rara hace alusión a la pureza de estas sustancias en la naturaleza, ya que es muy poco común encontrarlas en estado puro. Debe evitarse la asociación de la palabra rara con la escasez de estos elementos en la corteza terrestre, ya que no define estrictamente su comportamiento, pues elementos como el cerio, el itrio y el neodimio, son relativamente abundantes. Dentro de los sectores en los que se aplican las tierras raras encontramos: refinación, salud, ciencia espacial, bombillas, electrodos de baterías, colorantes, pantallas, paneles solares, motores eléctricos, reactores nucleares, almacenamiento, tecnología láser, telefonía, entre otras. Estos usos se deben principalmente a las propiedades magnéticas, luminiscentes y electroquímicas de estos elementos, las cuales permiten que muchas tecnologías presenten: bajo peso, emisiones reducidas, bajo consumo de energía, mayor eficiencia, rendimiento, velocidad, durabilidad y estabilidad térmica. Para el año 2000, más del 90 por ciento de la producción de tierras raras se realizaba en China, país con la mayor cantidad de reservas en todo el mundo (cerca del 36 por ciento). Detrás del gigante asiático se encuentran, Rusia con 19 por ciento de la reserva y Estados Unidos con el 13 por ciento. A partir de los conflictos interna-
cionales y de la restricción de las cuotas de exportación impuestas por China en el año 2010, la producción de tierras raras se ha impulsado en otros países. Para el año 2019, China disminuyó su producción hasta ser tan solo del 60 por ciento de la producción mundial. No obstante, los elevados costos que conlleva la extracción de los minerales de donde se obtienen las tierras raras, ha supuesto una traba para los países que cuentan con pocas reservas y en los que se vuelve incosteable la explotación de las mismas. Asimismo, la incesante demanda de electrónicos ha obligado a países como Estados Unidos a importar más del 70 por ciento de tierras raras provenientes de China, lo cual supone un arma en la competencia por la superioridad económica. En perspectiva, se espera que la demanda de electrónicos, catalizadores, iluminación, automóviles, baterías, paneles, entre otros; crezca de manera exponencial, por lo que el uso de tierras raras en todo el mundo supone un elevado uso en los años pos-
teriores. Es por esto que es importante considerar un punto crucial en la producción de estos elementos: la contaminación. Durante la obtención de la mayoría de estos elementos se requieren cientos de litros de agua para su separación y purificación. La contaminación del subsuelo también es un tema preocupante, ya que en los procesos se utilizan materiales tóxicos que generan residuos peligrosos como oxalatos y fluoruros. Aunado a esto, se han presentado casos de explotación laboral e infantil en minas de China. Es por esto que, a pesar de que las tierras raras son fundamentales para el estilo de vida actual, es necesario generar mejores políticas y mantener una observación constante para que los daños generados por su explotación se reduzcan y se puedan seguir aprovechando sus beneficios.
Notas de interés
12/Julio/2021
Pemex, entre las 10 compañías más endeudadas del planeta Forbes
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México el gran perdedor con la decisión de que Pemex opere Zama El Financiero
A costa del país, Andrés Manuel López Obrador, buscará colgarse la medalla en 2024 de que gracias a Zama, Pemex logró aumentar la producción nacional de hidrocarburos.
12/Julio/2021
Va lenta reducción de filiales de Pemex El Reforma
A dos años de ofrecer una reducción en el número de empresas filiales, Petróleos Mexicanos (Pemex) mantiene 30 de las 36 que operaban al inicio de la Administración. 13/Julio/2021
Asesinan a trabajadora de CFE en Veracruz; ayer mataron a empleada de Pemex Proceso
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Dudan que CFE tenga solvencia El Reforma
Empresas interesadas en construir seis nuevas centrales de generación para la Comisión Federal de Electricidad (CFE) han cuestionado la falta de capacidad de pago de los proyectos en proceso de licitación.
12/Julio/2021
CFE ha registrado apagones en la mitad de las entidades del país en 2021 El Economista
La tormenta que se vivió en Sonora este fin de semana dejó sin servicio eléctrico a 3.5% de los clientes de la CFE, que por fenómenos naturales ha trabajado a marchas forzadas desde diciembre del año pasado.
Regulación
Diario Oficial de la Federación
13/Julio/2021 SECRETARIA DE HACIENDA Y CREDITO PUBLICO
Acuerdo por el que se desincorpora del régimen de dominio público de la Federación y se autoriza la aportación a título gratuito al patrimonio de la empresa productiva subsidiaria de la Comisión Federal de Electricidad, CFE Suministrador de Servicios Básicos, la fracción de terreno con superficie de 1,289.12 metros cuadrados, denominada Centro de Atención a Clientes San Andrés, ubicada en Calle Porto Alegre S/N, Colonia San Andrés Tetepilco, Alcaldía Iztapalapa, Ciudad de México, con Registro Federal Inmobiliario número 9-21092-0.
Acuerdo por el que se desincorpora del régimen de dominio público de la Federación y se autoriza la aportación a título gratuito al patrimonio de CFE Transmisión, empresa productiva subsidiaria de la Comisión Federal de Electricidad, la fracción de terreno con superficie de 1,386.76 metros cuadrados denominada Subestación Móvil Sosa Texcoco, ubicada en Avenida de las Torres S/N, Colonia El Faro, Municipio de Acolman, Estado de México, con Registro Federal Inmobiliario número 15-14034-9.
13/Julio/2021 COMISION NACIONAL DE HIDROCARBUROS
Acuerdo CNH.05.005/2021 mediante el cual se expiden las Disposiciones aplicables al Servicio Profesional de Carrera de la Comisión Nacional de Hidrocarburos.
CENTRO NACIONAL DE CONTROL DE ENERGIA
Acuerdo por el que se delegan en el Jefe de Unidad de Asuntos Consultivos y en la Jefa de Departamento adscrita a la Jefatura de Unidad de Asuntos Consultivos; adscritos a la Dirección Jurídica del Centro Nacional de Control de Energía, las facultades y atribuciones que se indican.
Referencias
¿México con el yacimiento de litio más grande del mundo?
[1] Bacanora Lithium. (2018). Technical report on the feasibility study for the Sonora Lithium Project, Mexico. p.3. Disponible en https://www.bacanoralithium.com/pdfs/Bacanora-FS-Technical-Report-25-01-2018.pdf
[2] United States Geological Service. (2021). Mineral Commodity Summaries 2021. p.99. Disponible en https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2021/ mcs2021.pdf
