Desarrollo de nuevos nano-soportes de celulosa bacteriana para la producción de hidrógeno verde mediante fotocatálisis

El desarrollo de tecnologías para la generación de energía limpia es imprescindible para la lucha contra el cambio climático. Esto ha promovido el uso de energías renovables como la energía fotovoltaica, eólica, geotérmica, entre otras. Sin embargo, ninguna de estas formas de energía ha logrado por sí misma desplazar el uso de combustibles fósiles. Uno de los combustibles que ha mostrado potencial para ser usado en reemplazo de los combustibles fósiles es el hidrógeno verde que al ser quemado solo emite vapor de agua como subproducto. Puede ser utilizado en generación de electricidad, transporte y otras aplicaciones industriales. Sin embargo, actualmente su producción es costosa. Una de las tecnologías que ha mostrado mejor potencial para la generación de hidrógeno verde es la fotocatálisis. La fotocatálisis es un proceso en el que se utiliza luz para generar hidrógeno a partir de agua y materiales fotocatalíticos. Sin embargo, la eficiencia de este proceso de generación de hidrógeno aún es baja. Esto se debe a la baja eficiencia de los materiales fotocatalíticos usados.El presente proyecto propone desarrollar nano-soportes de celulosa bacteriana para procesos de fotocatálisis con aplicación en la generación de hidrógeno verde. Estos nano-soportes incrementarán la cantidad y duración de los sitios activos donde se lleva a cabo la hidrólisis del agua, lo que incrementará la eficiencia fotocatalítica de los catalizadores más usados en la generación de hidrógeno verde (CdS, MoS2 y TiO2). La celulosa bacteriana es un tipo de celulosa de alta pureza y cristalinidad sintetizada por bacterias (Gluconacetobacter xylinum) en forma de nanofibras (diámetro ~100nm). El proceso de producción de celulosa bacteriana que se usará en este proyecto utilizará como insumo para el medio de cultivo de las bacterias restos de actividades agroindustriales como cáscaras de papa y otros tubérculos luego de ser procesados (papas fritas e industrias similares). Esto permitirá disminuir al máximo el impacto ambiental de todo el proceso. Los nano-soportes de BC permitirán incrementar la eficiencia de los fotocatalizadores, con lo que se contribuirá con el desarrollo de una tecnología que logre la producción de hidrógeno verde como un combustible de uso masivo.

Desarrollar nuevos nano-soportes de celulosa bacteriana para mejorar el performance de fotocatalizadores comerciales. Se evaluarán los procesamientos para incorporar los fotocatalizadores en las nano-fibras de celulosa bacteriana; así como, se analizarán las propiedades del conjunto fotocatalizador-nano-soporte con el fin de utilizarlos para aplicaciones potenciales en producción de hidrógeno verde. A través de la ejecución de la presente propuesta se contribuye a promover el uso de tecnologías de energía limpia y renovables que impactarán en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero.

i.Producción de celulosa bacteriana y desarrollo de nano-soportes. En este primer objetivo, se realizarán los procesos de inoculación de bacterias Gluconacetobacter xylinus en medios de cultivo apropiados para el crecimiento de la celulosa bacteriana. Además, se evaluarán los parámetros de procesamiento (temperatura de secado, tiempo, presión, intercambio de solventes) para obtener los nano-soportes de celulosa bacteriana conservando la red de nanofibras de celulosa bacteriana. ii.Análisis de propiedades de los nano-soportes de celulosa bacteriana: Se evaluarán las propiedades morfológicas de los nano-soportes con el fin de determinar el área superficial y la distribución de tamaños de las nanofibras. Asimismo, se analizarán las propiedades físicas, térmicas y mecánicas de los nano-soportes. iii.Incorporación de fotocatalizadores comerciales sobre nano-soportes de celulosa bacteriana: En este objetivo se evaluará la estabilidad de las suspensiones de los fotocatalizadores comerciales como el CdS, MoS2 y TiO2, así como los parámetros de incorporación en los nuevos nano-soportes de celulosa bacteriana. Se emplearán 3 enfoques con el fin de optimizar la eficiencia de los fotocatalizadores mediante su incorporación i)en el medio de cultivo de la celulosa bacteriana, ii)en el proceso de adsorción en las redes de nanofibras de celulosa formadas y, iii)en procesos con temperaturas alrededor de 200 °C. iv)evaluación de las propiedades de los prototipos de fotocatalizadores comerciales incorporados en nano-soportes de celulosa bacteriana. Con el fin de consolidar la tecnología desarrollada en el proyecto, se analizará el performance catalítico de los fotocatalizadores incorporados en nano-soportes de BC mediante el monitoreo del hidrógeno generado a partir de la hidrólisis del agua.

-Desarrollo de nano-soportes de celulosa bacteriana que será utilizada para mejorar la eficiencia de fotocatalizadores comerciales -Desarrollar protocolos de fabricación de nano-soportes de celulosa bacteriana, métodos de procesamiento para la incorporación de fotocatalizadores en nano-soportes de celulosa bacteriana y de la validación de sus propiedades en un entorno de laboratorio. -El hidrógeno es considerado como la tecnología más prometedora, limpia, y sostenible debido a que se puede utilizar la luz solar y agua para su producción, y a su vez, su combustión no genera emisiones de gases contaminantes.

Se espera contribuir al desarrollo de nano-soportes de celulosa bacteriana que permitirán mejorar el performance de fotocatalizadores utilizados en el proceso de generación de hidrógeno.

Investigacion aplicada

Multidisciplinario

ADMINISTRADO

APURIMAC - ABANCAY - TAMBURCO | LIMA - LIMA - SAN MIGUEL

• 14 — Ciencias e ingeniería de los materiales

Ingeniería, Tecnología - Nano - Nano

UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC