Universitat de Girona > Una tesi doctoral del LEQUIA acosta l’electro-bioconversió del CO2 al mercat
Anar al contingut (clic a Intro)
UdG Home UdG Home
Tancar
Menú

Universitat de Girona

Una tesi doctoral del LEQUIA acosta l’electro-bioconversió del CO2 al mercat

La investigadora en formació Laura Rovira ha posat en marxa la primera planta d’electro-bioconversió del diòxid de carboni en àcid acètic amb un sistema de control en línia. Ha treballat amb gasos industrials reals, a temperatures altes i amb electricitat procedent de fonts renovables. La tecnologia permet reduir emissions contaminants i obtenir productes amb valor afegit.

La investigadora en formació del grup de recerca Laboratori d’Enginyeria Química i Ambiental (LEQUIA) de la Universitat de Girona (UdG) Laura Rovira ha estudiat com convertir el diòxid de carboni emès per les indústries en àcid acètic gràcies a microorganismes electro-actius, en el marc de la seva tesi doctoral que ha defensat avui a la Sala de Graus de la Facultat de Dret.

L’àcid acètic i la seva sal derivada, l’acetat, s’utilitzen per a fabricar fàrmacs, tints, plàstics, additius alimentaris i insecticides. La importància de la recerca de Laura Rovira rau en el fet d’haver realitzat els experiments en una planta pilot monitoritzada digitalment i en unes condicions molt properes a les que podem trobar a la indústria (altes temperatures i gasos reals amb impureses), a més d’utilitzar un flux d’electricitat intermitent procedent de fonts renovables.

La Unió Europea s’ha fixat ser neutre en carboni l’any 2050, és a dir, absorbir tantes emissions com s’emeten. Una de les vies principals per a assolir aquest objectiu és implementar tecnologies sostenibles de captura i utilització de diòxid de carboni com, per exemple, els sistemes bio-electroquímics. Aquests aprofiten la capacitat que tenen alguns microorganismes (bacteris, archeas) procedents de recursos naturals (aigua, sòl) per a catalitzar reaccions d’oxidació i reducció que converteixen el CO2 en compostos orgànics amb valor afegit.

La funció de la electro-síntesi microbiana a partir de COés, doncs, doble: d’una banda, mitiga l’escalfament global capturant gasos d’efecte hivernacle i, de l’altra, redueix la dependència dels recursos fòssils obtenint compostos orgànics de fonts renovables. Actualment hi ha nombrosos grups de recerca treballant en aquest àmbit a tot el món, alguns dels quals han obtingut resultats més que satisfactoris d’electro-bioconversió del CO2 al laboratori. Tot i així, encara cal entendre i controlar millor aquests processos perquè siguin viables industrialment.

Condicions properes als processos industrials
La tesi doctoral de Laura Rovira Alsina aborda els reptes de l’escalatge industrial de l’electro-síntesi microbiana d’àcid acètic i la seva sal derivada, l’acetat, a partir de diòxid de carboni. La recerca va reproduir al màxim les condicions dels processos industrials que emeten diòxid de carboni. Així,  tenint en compte que el sector industrial emet CO₂ a altes temperatures, tots els experiments es varen realitzar en condicions termòfiles (50 °C), la qual cosa va millorar tant la cinètica de les reaccions com la selectivitat del producte final.

L’electricitat és un dels costos operatius principals de la tecnologia. Per a reduir-lo, es va considerar l'ús d'energia renovable i es va simular el funcionament només amb l'excedent d’electricitat sense emmagatzematge en bateries, donant lloc a un flux intermitent. Això va disminuir per tres el consum d'energia i va promoure la combinació de processos bioelectroquímics i de fermentació microbiana, aconseguint una producció contínua d’acetat  i unes taxes de conversió de carboni prometedores: 1 kg d’acetat per 2.2 kg de diòxid de carboni. A més, es va desenvolupar un model termodinàmic que va permetre determinar les condicions d'operació més favorables en funció del producte final desitjat. 

Finalment, per tal que la tecnologia estigui un pas més prop de la seva aplicació comercial, es va treballar amb gasos reals de la indústria cimentera que contenien impureses i un percentatge menor de CO₂. La comunitat microbiana mixta va demostrar ser prou robusta com per a mantenir productivitats similars a l'operació amb gas sintètic.

La primera planta pilot d’electro-síntesi amb un sistema de control digital
Tots aquests coneixements, publicats a revistes científiques d’alt impacte com Green Chemistry o Bioresource Technology, van permetre dissenyar, construir i posar en marxa la primera planta pilot d’electro-síntesis microbiana a partir de CO₂ amb monitoratge i control digital de les principals variables operacionals. D’aquesta manera, es van definir rangs de control amb diferents nivells de variabilitat i obtenir accions de senyal-resposta immediates per al correcte ús i aprofitament dels recursos, aconseguint la millor relació producte/energia obtinguda fins al moment: 483 g d’acetat per kWh.

Aquests resultats acosten de manera significativa la tecnologia d’electro-síntesi microbiana al mercat. No obstant, encara queden alguns reptes importants per resoldre perquè els sistemes bioelectroquímics puguin convertir el diòxid de carboni de les indústries en acetat, com ara l’obtenció d’elèctrodes amb materials bio-compatibles o les restriccions que limiten les taxes de producció.

La tesi doctoral de Laura Rovira ha estat dirigida per la Dra. Maria Dolors Balaguer i el Dr. Sebastià Puig, del grup de recerca LEQUIA.

Publicacions principals: Rovira-Alsina, L. et al, 2020. Green Chem. 22, 2947–2955; Rovira-Alsina, L. et al, 2021. Bioresour. Technol. 321; Rovira-Alsina, L. et al, 2022. Bioresour. Technol. 354; Rovira-Alsina, L. et al, 2022. Bioresour. Technol. 365.

 

 

Notícies relacionades

Escull quins tipus de galetes acceptes que el web de la Universitat de Girona pugui guardar en el teu navegador.

Les imprescindibles per facilitar la vostra connexió. No hi ha opció d'inhabilitar-les, atès que són les necessàries pel funcionament del lloc web.

Permeten recordar les vostres opcions (per exemple llengua o regió des de la qual accediu), per tal de proporcionar-vos serveis avançats.

Proporcionen informació estadística i permeten millorar els serveis. Utilitzem cookies de Google Analytics que podeu desactivar instal·lant-vos aquest plugin.

Per a oferir continguts publicitaris relacionats amb els interessos de l'usuari, bé directament, bé per mitjà de tercers (“adservers”). Cal activar-les si vols veure els vídeos de Youtube incrustats en el web de la Universitat de Girona.