La producción de biogás a partir de la degradación bacteriana de la biomasa es una buena herramienta para un futuro energético más ecológico. Pero la compleja composición de la biomasa trae consigo una larga lista de desafíos.
La celulosa y la lignocelulosa leñosa son especialmente difíciles de digerir por las bacterias, lo que hace que su descomposición sea ineficaz. Los procesos químicos, físicos o mecánicos, o varios de ellos combinados, se pueden utilizar para lo que se conoce como pretratamiento, un proceso que hace que la biomasa sea más fácil de digerir. Pero hasta ahora, las soluciones conocidas son costosas o ineficientes o dependen de productos químicos altamente corrosivos.
En una investigación apoyada por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional, publicada en AIP Advances , investigadores del Instituto Leibniz de Ciencia y Tecnología del Plasma están probando la formación de plasma en la biomasa, lo que aparenta ser un método prometedor para el pretratamiento de la biomasa.
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«El plasma puede verse como un gas reactivo que contiene partículas con una gran número de electronvoltios de energía cinética. Esta energía se puede utilizar para romper el enlace de los productos químicos y romper los enlaces de las moléculas con las que interactúan», dijo el autor Bruno Honnorat.
El trabajo implica la creación de un reactor en donde pulsos de microondas de 2 kilovatios inyectados en un modelo líquido en movimiento inducen la formación de plasma en un milisegundo. La totalidad de la potencia de microondas se concentra en una pequeña cavidad, que contiene menos de 1 mililitro de líquido, que se calienta, vaporiza y finalmente se enciende, formando una burbuja de plasma en expansión.
La interacción plasma-líquido forma especies reactivas, incluidos agentes oxidantes, como radicales hidroxilo y peróxidos de hidrógeno, que ayudan a descomponer la biomasa y disminuir la viscosidad o resistencia al flujo del material de biomasa. Junto a un socio del campo de la agricultura industrial, el proceso se probará a mayor escala en una planta de biogás.
Los autores planean continuar su trabajo examinando más de cerca la dinámica donde el plasma rompe la cadena del polímero e investigando la dinámica de las burbujas de plasma para evaluar el tamaño y la evolución de la forma, la vida útil y la presión de las burbujas en el plasma para comprender mejor las especies reactivas creadas en el plasma.
Su trabajo podría ser de gran interés para aumentar la producción de biogás, mejorar la eficiencia de las interacciones microondas-plasma-líquido y funcionalizar y modificar la longitud del polímero en la ciencia de los materiales plásticos.
