María Luz Sánchez Silva, Universidad de Castilla-La Mancha; Alba Villardón Pérez, Universidad de Castilla-La Mancha y Fernando Dorado Fernández, Universidad de Castilla-La Mancha

En un mundo donde la lucha contra el cambio climático se ha convertido en una carrera contrarreloj, la búsqueda de soluciones sostenibles es más urgente que nunca. Una de ellas consiste en convertir el dióxido de carbono (CO₂) en metano (CH₄), un combustible útil. Una de las estrategias más prometedoras parar lograrlo es la metanación de CO₂, técnica innovadora que podría revolucionar nuestra industria energética.

Sin embargo, la implementación a gran escala de este proceso ha sido limitado por la falta de materiales catalíticos –es decir, que aceleran las reacciones químicas– sostenibles y rentables. Aquí es donde entra en juego el biochar o biocarbón derivado de huesos de aceituna.

La conversión del dióxido de carbono en metano no solo ayuda a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, sino que también proporciona una fuente de energía renovable. Este proceso tiene el potencial de transformar la industria energética, pero para que sea viable, se necesitan catalizadores eficientes y sostenibles. El uso de biochar derivado de residuos agrícolas, como los huesos de aceituna, ofrece una solución prometedora.

El potencial de los huesos de aceituna

Los olivares no solo son un símbolo del paisaje mediterráneo, sino también una fuente invaluable de biomasa renovable. España, líder mundial en la producción de aceitunas, dedica aproximadamente 2,75 millones de hectáreas al cultivo de olivos.

Regiones como Andalucía y Extremadura destacan por su alta producción, con la primera representando el 80 % del total nacional.

Este cultivo genera una gran cantidad de residuos, entre ellos los huesos de aceituna, que tradicionalmente se consideraban desechos. Sin embargo, estos huesos tienen un enorme potencial como materia prima para aplicaciones sostenibles.

Al igual que las cáscaras de frutos secos, los huesos de aceituna pueden transformarse en biochar, un material con múltiples usos, desde la mejora del suelo hasta la producción de energía.

¿Qué es el biochar y por qué es importante?

La producción del biocarbón implica la pirólisis –descomposición por calor en ausencia de oxígeno– de biomasa, como los huesos de aceituna, a altas temperaturas. El resultado es un material poroso ideal para aplicaciones catalíticas, por ejemplo, en la producción de metano a partir de dióxido de carbono.

La producción de biocarbones activos está ganando tracción a nivel mundial debido a sus múltiples aplicaciones en la agricultura, la purificación de agua y la mitigación del cambio climático.

Se espera que el mercado de biocarbones activos crezca a una tasa compuesta anual del 3,5 % entre 2023 y 2030, alcanzando un valor proyectado de 3 500 millones de dólares estadounidenses para el final de este periodo.

El proceso de activación química

Para aprovechar al máximo el potencial del biochar, es necesario someterlo a un proceso conocido como activación química, que mejora sus propiedades y lo convierte en un soporte más eficaz para catalizadores. En un estudio reciente, evaluamos tres métodos de activación utilizando distintos agentes: hidróxido de potasio (KOH), cloruro de zinc (ZnCl₂) y ácido fosfórico (H₃PO₄).

El biochar activado con hidróxido de potasio fue el que ofreció mejores resultados. Este tratamiento incrementó notablemente su superficie específica, es decir, la cantidad de área disponible para que ocurran las reacciones químicas. Además, introdujo grupos funcionales que facilitaron una mejor dispersión de las partículas de níquel –empleado como catalizador para acelerar las reacciones– sobre la superficie del biochar. Estos grupos funcionales, pequeñas partes de una molécula con ciertas propiedades, son clave porque favorecen la activación del CO₂, lo que permite convertirlo en metano de forma más eficiente.

Gracias a estas mejoras, el material logró convertir el 72 % del CO₂ en metano, con una selectividad del 95,5 %, lo que significa que casi todo el CO₂ transformado terminó convertido en metano (rozando lo ideal).

Biochar activado en las tecnologías para producir metano

Las tecnologías Power-to-Methane (P2M) son una solución innovadora para producir metano a partir de dióxido de carbono con dos etapas principales. La primera consiste en la electrólisis del agua utilizando electricidad renovable para dividir el agua en hidrógeno (H₂) y oxígeno (O₂). Luego, en la segunda etapa, el hidrógeno se combina con CO₂ produciendo metano y agua.

Es en esta segunda etapa donde la incorporación de materiales como el biochar activado derivado del hueso de aceituna dopado con níquel puede mejorar sustancialmente el rendimiento y la viabilidad económica de estos procesos.

El metano generado puede ser inyectado en la red de gas natural existente o utilizado como combustible para generar electricidad y calor. Las tecnologías P2M no solo ayudan a reducir las emisiones de CO₂, sino que también permiten almacenar energía renovable de manera eficiente. Esto es especialmente útil para fuentes de energía intermitentes como la solar y la eólica, que no siempre producen electricidad cuando se necesita.

Al convertir el exceso de electricidad en metano, las tecnologías P2M permiten almacenar esta energía y utilizarla en momentos de alta demanda. Cuando sea necesario, el metano se quema para producir electricidad, igual que se hace con el gas natural. Se puede usar en centrales eléctricas, turbinas o motores. También hay tecnologías más modernas, como las pilas de combustible, que lo transforman en electricidad sin necesidad de llamas.

Impacto ambiental y económico

El uso de residuos agrícolas como los huesos de aceituna ofrece una solución sostenible para la gestión de desechos y promueve una economía circular. Al convertir estos residuos en materiales de alto valor añadido, se reduce la dependencia de recursos no renovables y se minimiza el impacto ambiental. Además, genera ingresos adicionales para los agricultores, mejorando la economía de las zonas rurales.

El potencial del biochar no se limita a la metanación de CO₂. Sus aplicaciones pueden extenderse a otros procesos catalíticos y de adsorción, como la purificación de agua y aire. La investigación continua en este campo podría abrir nuevas oportunidades para su uso en diversas industrias, contribuyendo aún más a la sostenibilidad global.

María Luz Sánchez Silva, Catedrática de Universidad en el Área de Ingeniería Química, Universidad de Castilla-La Mancha; Alba Villardón Pérez, Investigador predoctoral en Ingeniería Química, Universidad de Castilla-La Mancha y Fernando Dorado Fernández, Catedrático de Universidad en el Área de Ingeniería Química, Universidad de Castilla-La Mancha

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.