Diagramma schematico della produzione di sottoprodotti e dell'evoluzione dell'idrogeno attraverso la decomposizione della lignina. Credito:UNIST
È stata sviluppata una nuova tecnologia per la produzione di idrogeno dal processo, che coinvolge l'elettrone prodotto durante la decomposizione della biomassa come il legno di scarto. Il risultato prodotto dopo la decomposizione della biomassa è un composto ad alto valore aggiunto, ed è una tecnologia a due pietre che migliora l'efficienza della produzione di idrogeno.
Un gruppo di ricerca, guidato dal professor Jungki Ryu presso la Scuola di ingegneria energetica e chimica dell'UNIST, ha presentato un nuovo sistema di biocarburanti che utilizza la lignina presente nella biomassa per la produzione di idrogeno. Il sistema decompone la lignina con un catalizzatore di molibdeno (Mo) per produrre composti ad alto valore aggiunto, e gli elettroni estratti nel processo producono effettivamente idrogeno.
Un modo ecologico di produrre idrogeno è l'elettrolisi dell'acqua (H 2 O). La tensione viene applicata all'acqua per produrre contemporaneamente idrogeno e ossigeno. Però, nella tecnologia attualmente riportata, la reazione di generazione dell'ossigeno (OER) è lenta e complicata, e l'efficienza di produzione dell'idrogeno è bassa. Questo perché il gas idrogeno (H 2 ) è prodotto da ioni idrogeno (H + ) come elettroni, perché questi elettroni provengono dalla reazione di evoluzione dell'ossigeno.
Attraverso lo studio, Il professor Ryu e il suo gruppo di ricerca hanno sviluppato un nuovo sistema di biocarburante che utilizza la lignina come donatore di elettroni in modo da ridurre l'inefficienza complessiva della reazione di evoluzione dell'ossigeno (OER). Questo è il principio dell'utilizzo di catalizzatori metallici economici a base di molibdeno (PMA) per abbattere la lignina a basse temperature, ed estrarre gli elettroni prodotti nel processo per produrre idrogeno. Il nuovo dispositivo è stato progettato per spostare gli elettroni dalla lignina, lungo il filo fino all'elettrodo dove avviene la reazione di evoluzione dell'idrogeno (HER).
"Con questo nuovo sistema, possiamo produrre idrogeno con meno energia (sovratensione) rispetto all'elettrolisi dell'acqua convenzionale, poiché non sono necessarie reazioni di ossigeno, che richiedono alta energia e catalizzatori di metalli preziosi, " dice Hyeonmyeong Oh (MS/Ph.D. combinati di ingegneria energetica e chimica, UNISTA), il primo autore dello studio. "I metodi convenzionali richiedono più di 1,5 volt, ma il nuovo sistema era in grado di produrre idrogeno a un potenziale molto più basso (0,95 volt)."
Inoltre, vanillina o monossido di carbonio (CO), che vengono prodotti tramite degradazione della lignina è sostanza molto utile per vari processi industriali. "Lignina, la seconda biomassa naturalmente più abbondante, è difficile da scomporre. Però, utilizzando catalizzatori a base di molibdeno (PMA) si degradava facilmente a basse temperature, ", afferma il professore assistente di ricerca Yuri Choi, il coautore dello studio.
"Il nuovo sistema di biocarburanti è una tecnologia che produce idrogeno e sostanze chimiche preziose utilizzando catalizzatori economici e basse tensioni invece di catalizzatori costosi come il platino (Pt), " dice il professor Ryu. "Anche il nostro lavoro è significativo, in quanto presenta un nuovo modo per sostituire le reazioni che producono ossigeno nell'elettrolisi dell'acqua."
I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati in Catalisi ACS il 3 gennaio 2020.
