{"id":131113,"date":"2011-02-28T18:45:58","date_gmt":"2011-02-28T17:45:58","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=131113"},"modified":"2011-03-03T18:38:01","modified_gmt":"2011-03-03T17:38:01","slug":"la-urea-como-fuente-de-hidrogeno-beneficios-y-retos-tecnologicos-para-su-implantacion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2011\/02\/28\/131113","title":{"rendered":"La urea como fuente de hidr\u00f3geno: beneficios y retos tecnol\u00f3gicos para su implantaci\u00f3n."},"content":{"rendered":"<p><em>La urea puede ser empleada como una fuente de hidr\u00f3geno sostenible y segura debido a su nula toxicidad, estabilidad y facilidad de transporte y almacenamiento. La descomposici\u00f3n de la urea genera, en una primera etapa, amoniaco que posteriormente puede descomponerse a hidr\u00f3geno y nitr\u00f3geno. Adem\u00e1s, la urea es un recurso barato y, muy abundante si se obtiene biol\u00f3gicamente de los residuos urbanos, o mediante la transformaci\u00f3n de los productos de desecho de organismos ureot\u00e9licos.<\/em><\/p>\n<p>\u00a0[Alicia Bay\u00f3n Sandoval, y Juan M. Coronado \u2013 IMDEA Energ\u00eda]<\/p>\n<p>\u00a0Las pilas de combustible alimentadas por hidr\u00f3geno constituyen una opci\u00f3n muy atractiva para la generaci\u00f3n el\u00e9ctrica, ya que se trata de una tecnolog\u00eda fiable y eficiente que permite una producci\u00f3n de energ\u00eda distribuida. Sin embargo, la puesta en marcha de la denominada econom\u00eda del hidr\u00f3geno requiere superar las barreras tecnol\u00f3gicas que impiden su pleno desarrollo dentro del sistema energ\u00e9tico actual. Desde el punto de vista de la producci\u00f3n y almacenamiento de hidr\u00f3geno, recientemente se est\u00e1n desarrollando estudios que proponen el empleo de la urea para este fin [1], destacando los beneficios de su empleo, as\u00ed como la necesidad de continuar con la investigaci\u00f3n y el desarrollo para su implantaci\u00f3n real.<\/p>\n<p>\u00a0La urea es un compuesto org\u00e1nico nitrogenado que responde a la f\u00f3rmula (NH<sub>2<\/sub>)<sub>2<\/sub>CO. Su descubrimiento, en 1727 por Herman Boerhaave, supuso la fundaci\u00f3n de la qu\u00edmica org\u00e1nica moderna. Puede sintetizarse a partir de cianato am\u00f3nico (s\u00edntesis de W\u00f6hler) cuyo mecanismo de reacci\u00f3n es a\u00fan desconocido. Adem\u00e1s, la urea produce en la naturaleza a partir del catabolismo de las prote\u00ednas en el h\u00edgado de los mam\u00edferos y las aves, y se excreta en la orina de los mismos. Por calentamiento suave la urea se descompone de acuerdo con la reacci\u00f3n:<\/p>\n<p>(NH<sub>2<\/sub>)<sub>2<\/sub>CO + H<sub>2<\/sub>O \u2192 CO<sub>2<\/sub> + 2NH<sub>3<\/sub>, \u2206H<sup>0<\/sup><sub>298<\/sub>=-179.3 kJ mol<sup>-1<\/sup><\/p>\n<p>El amoniaco generado de esta manera podr\u00eda ser posteriormente disociado seg\u00fan la reacci\u00f3n:<\/p>\n<p>NH<sub>3<\/sub> + \u00bd N<sub>2<\/sub> + 3\/2 H<sub>2<\/sub>, \u2206H<sup>0<\/sup><sub>298<\/sub>=+46 kJ mol<sup>-1<\/sup><\/p>\n<p>Este proceso tiene ventajas respecto al reformado de metano, que es actualmente la ruta habitual para la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno, ya que su cin\u00e9tica es m\u00e1s r\u00e1pida, la descomposici\u00f3n no requiere aditivos y el hidr\u00f3geno generado est\u00e1 libre de CO [2]. Por otra parte, en comparaci\u00f3n con otros productos qu\u00edmicos que pueden ser empleados para la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno, las principales ventajas del empleo de la urea residen en sus propiedades qu\u00edmicas (no es t\u00f3xica, ni inflamable, ni da\u00f1ina para el medio ambiente, ni explosiva, ni corrosiva) y su estabilidad en condiciones ambientales.<\/p>\n<p>\u00a0La producci\u00f3n industrial de urea para el a\u00f1o 2014 se espera que alcance las 222 Mt, suponiendo la instalaci\u00f3n efectiva de 55 nuevas plantas de producci\u00f3n ya planificadas en Asia, Latino-Am\u00e9rica y \u00c1frica. Este alto grado de demanda se debe a su utilizaci\u00f3n en la s\u00edntesis de fertilizantes, y constata la madurez de la tecnolog\u00eda empleada para su producci\u00f3n. El coste actual de este producto est\u00e1 ligado al del gas natural como materia prima, y actualmente alcanza un valor de 160-214 \u20ac por tonelada de urea.<\/p>\n<p>Sin embargo, la abundancia de urea en la biomasa residual es tal que excede en 500 veces la demanda actual, y este hecho permite plantear la posibilidad de su producci\u00f3n a trav\u00e9s de rutas alternativas al proceso W\u00f6hler mencionado anteriormente. Una de estos procesos es la producci\u00f3n de urea a partir de la orina de aves y animales mam\u00edferos como se mencionaba anteriormente. Esta v\u00eda de producci\u00f3n destaca por los beneficios tanto ambientales como econ\u00f3micos que supone recuperar y reconvertir un residuo en un producto de alta demanda. El reto en esta investigaci\u00f3n se centra principalmente en la separaci\u00f3n de la orina del resto de excrementos, y en la inhibici\u00f3n de la ureasa, bacteria capaz de descomponer la urea pH neutro. Desde el punto de vista industrial, se han patentado algunos procesos qu\u00edmicos que permiten la separaci\u00f3n de la orina del resto de los desechos para su aprovechamiento como fuente de producci\u00f3n de urea. Otra v\u00eda alternativa de producci\u00f3n biol\u00f3gica de urea es el empleo de bacterias ureotelicas capaces de producir la hidr\u00f3lisis catal\u00edtica de la arginina contenida en la biomasa en forma de cianoficinas, que son pol\u00edmeros del \u00e1cido asp\u00e1rtico y la arginina. El desarrollo de estos procesos podr\u00eda hacer viable en el futuro el empleo de la urea como una forma de almacenamiento y producci\u00f3n de hidr\u00f3geno.<\/p>\n<p>\u00a0[1] Andrew N. Rollinson, Jenny Jones, Valerie Dupont and Martyn V. Twigg. <em>Energy<\/em> <em>Environ. Sci. <\/em>\u00a02011. DOI: 10.1039\/c0ee00705f.<\/p>\n<p>[2] P. F. Ng, L. Li, S. Wang, Z. Zhu, G. Lu, and Z. Yan, Environ. Sci. Technol., 2007, 41 (10), 3758\u20133762.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>La urea puede ser empleada como una fuente de hidr\u00f3geno sostenible y segura debido a su nula toxicidad, estabilidad y facilidad de transporte y almacenamiento. La descomposici\u00f3n de la urea genera, en una primera etapa, amoniaco que posteriormente puede descomponerse a hidr\u00f3geno y nitr\u00f3geno. Adem\u00e1s, la urea es un recurso barato y, muy abundante si se obtiene biol\u00f3gicamente de los residuos urbanos, o mediante la transformaci\u00f3n de los productos de desecho de organismos ureot\u00e9licos. \u00a0[Alicia Bay\u00f3n Sandoval, y Juan M. 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