La producción de hidrógeno microbiano representa una prometedora vía de energía renovable, que ofrece una alternativa limpia posible de obtener a partir de una amplia variedad de materias primas. Sin embargo, el camino para aprovechar su potencial enfrenta  obstáculos como la mejora de la eficiencia de la producción y la ampliación del proceso correspondiente a las aplicaciones industriales.

La revisión publicada en la revista Chinese Journal of Electrical Engineering * profundiza los mecanismos de producción de hidrógeno microbiano a partir de residuos, examinando los últimos avances en este campo y las estrategias para mejorar las tasas de producción de hidrógeno, conocimientos esenciales para abordar los desafíos que obstaculizan la industrialización a gran escala de la tecnología requerida.

La situación energética
El desarrollo económico incentiva la demanda mundial de energía. Informes recientes indican que el sistema mundial se enfrenta actualmente a su desafío más importante en casi 50 años motivado por la escasez de energía.

El informe Statistical Review of World Energy 2023, publicado por el Instituto de Energía del Reino Unido, destaca la desaceleración de la demanda mundial de energía primaria en 2022 en comparación con 2021. Pese a ello, el consumo mundial de energía primaria en 2022 todavía supera al de 2019 por un margen significativo.

Respecto a la energía renovable (excluida la hidroeléctrica) que representa aproximadamente el 7,5% del consumo mundial en 2022, el informe especifica que aumentó aproximadamente el 1% con respecto al año anterior. Aclara que la participación de los combustibles fósiles en el consumo mundial de energía se mantendrá estable en un nivel sustancial del 82%.
El documento señala que las emisiones mundiales de carbono asociadas con el uso de energía y los procesos industriales aumentaron un 0,8%, alcanzando un nuevo récord de aproximadamente 39 300 millones de toneladas de CO2 equivalente. En concreto, las emisiones de carbono relacionadas únicamente con el uso de energía se incrementaron hasta los 344 millones de toneladas, cifra que representa un 0,9% de aumento.

Esta revisión se basa en las estadísticas mundiales de energía para el año 2023 (72.ª edición). La demanda mundial general de energía continúa su trayectoria ascendente, al tiempo que aumenta el interés dentro del sector por las fuentes renovables y las crecientes preocupaciones por las emisiones de carbono.

Características del trabajo
Los investigadores de la Universidad Politécnica del Noroeste y de la Universidad de Tecnología de Belfort-Montbéliard, autores del estudio, examinan con detenimiento los métodos de vanguardia para la producción de hidrógeno microbiano, con un enfoque particular en la fotohidrólisis indirecta de dos etapas utilizando cianobacterias y algas verdes.

El artículo destaca la eficiencia de la fermentación por bacterias, especialmente la de tipo etanol, en la generación de hidrógeno a partir de desechos orgánicos. En particular, señala los efectos sinérgicos de la combinación de la fotohidrólisis indirecta con la fermentación oscura, muy prometedora para impulsar la producción de hidrógeno a partir de aguas residuales orgánicas.

La investigación también explora los tipos de desechos adecuados para la producción de hidrógeno microbiano, como las aguas residuales industriales ricas en carbohidratos y los desechos agrícolas que contienen almidón y celulosa.
La revisión también analiza los últimos desarrollos teóricos en la producción de biohidrógeno y los mecanismos subyacentes de la generación de hidrógeno en cianobacterias, algas verdes y bacterias fotosintéticas, así como los avances tecnológicos que influyen en la producción viable de hidrógeno derivado de desechos.

Al concluir, el estudio recomienda las direcciones de investigación clave para el futuro, proporcionando conocimientos esenciales para la producción de hidrógeno biológico a gran escala. 
Los autores, especialistas en tecnologías de producción de biohidrógeno, subrayan la importancia de su trabajo por considerar que "representa un avance crucial en la producción de biohidrógeno, en particular en la utilización de materiales de desecho para la fermentación microbiana. Los conocimientos que hemos adquirido no solo profundizarán nuestra comprensión de las complejas interacciones entre los procesos microbianos, sino que también allanarán el camino para optimizar la producción de hidrógeno a escala industrial". 

El perfeccionamiento a que aspiran permitirá acelerar la transición global hacia la energía sostenible, reducir la dependencia de los combustibles fósiles y minimizar los impactos ambientales.

Las implicancias de la investigación ofrecen un enfoque transformador para la gestión de residuos al convertirlos en un valioso recurso energético. El avance tiene el potencial de aliviar las cargas ambientales al tiempo que fomenta una economía circular.
La producción de hidrógeno microbiano es una piedra angular en la búsqueda de la sostenibilidad mundial con una propuesta de alternativa limpia y renovable a las energías convencionales.
Según los autores, la adopción de soluciones energéticas ecológicas proporciona una hoja de ruta que amplía la producción de hidrógeno a partir de residuos, con la consiguiente reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero y respaldo global a la sostenibilidad ambiental.



* Chinese Journal of Electrical Engineering
Biological Hydrogen Production: A Comprehensive Review for Converting Wastes into Wealth
Tongming Li; Fei Gao; Yigeng Huangfu; et al.
Septiembre, 2024
https://ieeexplore.ieee.org/xpl/tocresult.jsp?isnumber=10707136&punumber=7873788