Aproximadamente, 25 por ciento de un árbol es lignina, un biopolímero que pega las fibras de celulosa para formar madera resistente y duradera. En la fabricación química de la pulpa de papel, esta lignina se disuelve en el proceso de sulfatos o sulfitos, ya que la celulosa es el componente deseado para fabricar papel.
La lignina es barata y fácilmente disponible, que consiste en una gran cantidad de cadenas de hidrocarburos tejidas juntas, que se pueden descomponer en un proceso industrial en sus partes constituyentes ricas en energía, los bencenodioles.
Uno de estos, el catecol, constituye el siete por ciento de la lignina, por lo que investigadores del grupo de materiales de energía orgánica en LiU, descubrieron que este tipo de molécula es un excelente combustible para su uso en las células de combustible.
El estudio, dirigido por el profesor Xavier Crispin, precisó que el combustible más utilizado en las celdas de combustible tradicionales es el gas de hidrógeno, que reacciona con el oxígeno del aire.
La energía química se convierte en la celda de combustible a electricidad, agua y calor; sin embargo, 96 por ciento del hidrógeno producido en todo el mundo proviene de fuentes no sostenibles y está acompañado por la emisión de dióxido de carbono.
Otros combustibles utilizados en las pilas de combustible son el etanol y el metanol, pero estos producen también dióxido de carbono como subproducto.
Los bencenodioles son moléculas aromáticas, y los electrodos de metal no pueden usarse en células de combustible basadas en bencenodioles, ya que las reacciones son un poco más complejas.
Ante este panorama, los especialistas usaron electrodos hechos del popular polímero conductor PEDOT: PSS, el cual tiene la interesante propiedad de conducir electricidad, mientras que al mismo tiempo tiene un excedente de protones, lo que significa que funciona como electrodo y conductor de protones.
PEDOT: PSS es un catalizador perfecto para la reacción con un bencenodiol como el catecol", explicó el especialista.
El especialista resaltó que la energía química del combustible se convierte en electricidad sin que se forme dióxido de carbono.
"Cuando se usa un combustible como el etanol en una celda, la gente suele afirmar que no tiene ningún impacto en el clima, ya que el dióxido de carbono es un componente de la circulación. Esto significa que el etanol se considera un combustible verde. Ahora podemos fabricar electricidad sin ninguna emisión de dióxido de carbono, lo que hace que nuestro combustible sea 'supergreen'”, añadió.
Señaló que sólo unos pocos grupos de investigación han averiguado el PEDOT: PSS como posible material para ambos electrodos y catalizador.
El investigador de LiU, afirmó que la cantidad de electricidad producida por la nueva celda de combustible es aproximadamente la misma que la de las pilas de combustible basadas en etanol y basadas en metanol.
"Ya está disponible un método eficiente para producir catecol a partir de lignina, y somos los primeros en el mundo en demostrar una pila de combustible que utiliza combustible de esta materia prima forestal", enfatizó el experto.
La investigación se llevó a cabo bajo los auspicios del Centro de Celulosa Digital, financiado por Vinnova, y también forma parte de la inversión estratégica del gobierno en materiales funcionales avanzados, AFM, en LiU.