El innovador método que transforma aguas residuales en una poderosa fuente de hidrógeno verde

Transformar un desafío ambiental en una oportunidad para la producción sostenible de energía es el objetivo de una reciente innovación desarrollada en Australia. Un equipo dirigido por RMIT University creó un método experimental que utiliza contaminantes metálicos de las aguas residuales como catalizadores destinados a acelerar la producción de hidrógeno verde.

Esta tecnología elimina la necesidad de agua purificada, lo que permite reducir la dependencia de recursos hídricos escasos y abordar la contaminación del agua, según informó RMIT University.

La investigación, publicada en la revista ACS Electrochemistry, constituye un avance importante en el campo del hidrógeno verde, considerado una de las fuentes de energía más limpias.

Tradicionalmente, la obtención de hidrógeno verde mediante electrólisis requiere grandes volúmenes de agua potable. En un mundo donde más del 80% de las aguas residuales se vierten sin tratar, la propuesta de RMIT University convierte este residuo en un recurso valioso.

El centro de la innovación radica en electrodos especiales con una superficie de carbono absorbente capaces de atraer y capturar metales como platino, cromo y níquel, presentes en las aguas residuales. Esos metales, que suelen representar un obstáculo para el uso industrial de las aguas residuales, se transforman en catalizadores estables y eficientes para la electrólisis.

RMIT University detalló que el proceso consiste en sumergir estos electrodos en el agua residual, donde los metales se adhieren y forman catalizadores listos para conducir electricidad. La reacción electroquímica resultante divide el agua en hidrógeno y oxígeno: el primero puede emplearse como fuente de energía limpia y el segundo puede reintegrarse en las plantas de tratamiento de aguas, mejorando su funcionamiento mediante la reducción del contenido orgánico.

El profesor asociado Nasir Mahmood, líder del equipo de RMIT University, señaló: “La ventaja de nuestra innovación sobre otros métodos radica en aprovechar los materiales presentes en las aguas residuales, evitando la necesidad de agua purificada o de pasos adicionales”.

Mahmood resaltó que la fabricación de la superficie de carbono de los electrodos con materiales provenientes de residuos agrícolas refuerza el modelo de economía circular y reduce costos.

El equipo, que contó con la colaboración de University of Melbourne, el Australian Synchrotron y University of New South Wales, diseñó una experiencia de laboratorio en la que se mantuvo la electrólisis de aguas residuales durante 18 días con rendimiento estable y consistente.

Para las pruebas, se emplearon aguas residuales previamente sometidas a un proceso de eliminación de sólidos y nutrientes, recreando condiciones reales en plantas de tratamiento.

El sistema experimental incluyó dos electrodos —ánodo y cátodo— en un recipiente con aguas residuales. Al aplicar energía renovable, se produjo la reacción de electrólisis: en el cátodo, las moléculas de agua se transformaron en gas hidrógeno y, en el ánodo, en oxígeno. Ambos gases pueden ser recogidos y utilizados, lo que permite aprovechar al máximo los recursos presentes.

RMIT University destacó que esta plataforma de sistemas catalíticos busca también emplear otras fuentes de agua difíciles, como la de mar. Esta línea de investigación amplía proyectos anteriores del equipo, entre ellos la eliminación acelerada de microplásticos mediante imanes y el uso de agua de mar en sistemas afines.

La tecnología diseñada por el equipo australiano aporta beneficios clave: disminución en el uso de agua potable y transformación de contaminantes metálicos en materiales útiles, con el consiguiente impacto positivo sobre la contaminación y la reducción del coste del tratamiento industrial.

La profesora Nicky Eshtiaghi, co-líder de la investigación en RMIT University, señaló: “Nuestra innovación permite reducir la contaminación y la escasez de agua, un beneficio para los sectores energético y del agua”. Asimismo, recalcó que el proceso aprovecha materiales considerados desechos.

El empleo de residuos agrícolas en la fabricación de electrodos añade valor ambiental y económico, además de brindar la posibilidad de reintegrar el oxígeno obtenido a la planta de tratamiento para reforzar su eficiencia y minimizar el impacto ambiental.

El profesor Mahmood precisó que el catalizador generado acelera la reacción química sin consumirse, permitiendo su uso por períodos extendidos y de forma eficiente. “Los metales interactúan con otros elementos en las aguas residuales, potenciando las reacciones necesarias para dividir el agua en oxígeno e hidrógeno”, puntualizó Mahmood, según RMIT University.

A su vez, la profesora Eshtiaghi manifestó el interés en colaborar con empresas y organismos del sector del agua para el desarrollo de aplicaciones comerciales a escala global. “Queremos trabajar con compañías y autoridades encargadas de la gestión de energía y residuos en todo el mundo”, afirmó Eshtiaghi, en declaraciones recogidas por RMIT University.

El Dr. Muhammad Haris, miembro del equipo, destacó la importancia de perfeccionar el proceso para mejorar su eficiencia y adecuarlo al uso comercial. “El método debe validarse con tipos variados de aguas residuales para asegurar su viabilidad universal”, indicó.

Si bien los resultados de laboratorio muestran alto potencial, el equipo de la universidad reconoce la necesidad de evaluar el método con diferentes aguas residuales. El siguiente paso será optimizar la técnica y adaptarla a distintas condiciones, con el objetivo de facilitar su adopción industrial.

RMIT University indica que la implementación de sistemas basados en este método podría transformar la gestión de aguas residuales y la producción de hidrógeno verde, contribuyendo al desarrollo sostenible del sector energético y ambiental.

La investigación se encuentra disponible en ACS Electrochemistry. El avance constituye un paso relevante hacia la integración de la economía circular en la producción de energía limpia y la gestión eficiente de los recursos hídricos, según el reporte de RMIT University.