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Preparación de la tecnología de CCL para su uso en centrales eléctricas de carbono

El bucle de carbonato cálcico (Calcium carbonate looping, CCL) destaca entre las tecnologías de captura de carbono de segunda generación. Aunque se considera menos tóxico que las alternativas y ha demostrado lograr una penalización por eficiencia reducida, el método está lejos de estar listo para el mercado. Se espera que los avances que permitirá SCARLET le den un impulso.
Preparación de la tecnología de CCL para su uso en centrales eléctricas de carbono
La intención del proyecto SCARLET (Scale-up of Calcium Carbonate Looping Technology for Efficient CO2 Capture from Power and Industrial Plants) era continuar con el trabajo iniciado por la Universidad Técnica de Darmstadt: desde abril de 2014, el equipo ha estado modernizando una planta piloto de 1 MWt existente con el objetivo de acercarla al máximo a los requisitos del entorno industrial.

El Dr. Jochen Ströhle y su equipo esperan que los datos experimentales obtenidos permitan en el futuro la construcción de una planta piloto de 20 MWt en la central eléctrica de carbón de Emile Huchet, en Francia. El sector del carbón es, de hecho, el que tiene más probabilidades de ver el atractivo de la tecnología de CCL en los próximos años.

¿Por qué es CCL superior a otras tecnologías alternativas?

Al igual que en otras tecnologías de postcombustión, en un reactor se absorbe el CO2 contenido en un gas de combustión y en otro reactor se desorbe.

Una ventaja importante del CCL es que el sorbente es un mineral natural, piedra caliza, que está disponible de manera económica en todo el mundo y no tiene efectos negativos sobre el medio ambiente. No obstante, la mayor ventaja del CCL en comparación con tecnologías basadas en sorbentes líquidos es que el proceso se realiza a una temperatura elevada, superior a 650 °C. Gracias a esta característica, el calor necesario para la regeneración del sorbente se puede utilizar en un ciclo de vapor de gran eficiencia para producir electricidad. También conlleva penalizaciones en la eficiencia bastante reducidas, del orden de seis a siete puntos porcentuales (incluida la compresión del CO2) para centrales eléctricas de carbón. Estos valores son significativamente inferiores a los de las tecnologías alternativas. Asimismo, los costes del CO2 evitado también son significativamente inferiores.

¿Cuáles fueron los resultados principales de las pruebas de campo llevadas a cabo en una planta de 1 MWt?

Uno de los problemas del CCL es la desactivación del sorbente por sinterización y sulfatación, así como la dilución con cenizas. Por este motivo, se debe añadir al proceso un flujo específico de piedra caliza de reposición. No obstante, la desactivación y la dilución son procesos bastante lentos, por lo que solo se pueden lograr condiciones estables en la planta tras aproximadamente cincuenta horas de funcionamiento continuo.

El mayor logro de las pruebas en la planta piloto de 1 MWt fue que se lograron varios puntos de funcionamiento estable para distintas tasas de reposición, tipos de combustible (hulla y lignito), tamaños de partículas de combustible, tipos de piedra caliza, etc. Para varios puntos de funcionamiento estable, se pudieron lograr eficiencias de captura de CO2 superiores al 90 %.

¿Cuáles son las dificultades principales a las que se podrían enfrentar al ampliar la escala a una planta de 20 MWt y cómo las superarían?

Como los reactores se basan en la conocida tecnología de lecho fluidificado circulante, ampliar la escala de los reactores es bastante sencillo. Uno de los retos es que haya un buen control de la transferencia de sólidos entre los reactores. Diversos conceptos se han examinado junto a expertos en tecnología de lecho fluidificado y algunos de ellos se han sometido a pruebas satisfactoriamente en un modelo de flujo frío a escala. No obstante, la mayor incertidumbre de la ampliación de escala del CCL era, de hecho, la determinación del rendimiento del sorbente, teniendo en cuenta los efectos de desactivación y dilución tratados más arriba. Los resultados de las pruebas piloto se utilizaron para validar modelos con el objetivo de predecir el rendimiento del sorbente. Estos modelos podrían utilizarse para diseñar la planta de 20 MWt.

¿De qué logros del proyecto está usted más orgulloso?

De lo que me siento más orgulloso es del hecho de que lográsemos operar la planta piloto durante más de mil horas en modo de captura de CO2, de manera que fue posible generar una exhaustiva base de datos que puede utilizarse para validar modelos y evaluar el proceso de CCL con fiabilidad.

¿Cuál ha sido la acogida hasta ahora por parte del sector industrial?

Como el principal impulsor de la tecnología de CCL, GE Carbon Capture estuvo profundamente involucrado en la planificación y evaluación de las pruebas piloto de 1 MWt. Están muy satisfechos con los resultados, especialmente con el hecho de que lográsemos condiciones estables para diversos puntos de funcionamiento. Ahora tienen más confianza en su metodología de diseño del proceso de CCL.

Los usuarios finales que participaron en el proyecto, es decir, los operadores de centrales eléctricas y los fabricantes de cemento, estaban bastante satisfechos con los costes relativamente bajos del CO2 evitado para CCL.

¿Cómo está avanzando la planta de 20 MWt?

El objetivo de SCARLET era proporcionar un diseño básico de la planta de 20 MWt. Por lo tanto, todavía no se ha construido esta planta. No obstante, la disposición y los costes estimados concuerdan con nuestras expectativas.

¿Qué etapas quedan pendientes ahora que el proyecto ha finalizado?

El paso siguiente sería la construcción y operación de una planta piloto de 20 MWt para la demostración industrial de la tecnología de CCL. Sin embargo, una planta así necesitaría una gran cantidad de recursos y una elevada participación industrial.

Desafortunadamente, el precio de los certificados de CO2 es bastante reducido, por lo que los socios industriales, especialmente los operadores de centrales eléctricas, actualmente no consideran que la CAC vaya a ser un buen negocio en un futuro muy cercano. Para lograr este objetivo serían necesarios unos porcentajes bastante elevados de financiación por parte de las autoridades.

Un caso interesante sería el del CCL para cementeras, porque las cementeras y el CCL requieren más o menos los mismos recursos, es decir, piedra caliza. El CCL es de particular interés para las cementeras porque una gran parte de sus emisiones de CO2 está provocada por la calcinación de la piedra caliza. Esta operación no puede evitarse con el uso de fuentes de energía renovables. Por tanto, la construcción de una planta piloto de CCL de 10-20 MWt ubicada en una cementera sería una opción viable para la ampliación de la escala de la tecnología de CCL.

SCARLET
Financiado con arreglo a FP7-ENERGY
Sitio web del proyecto

Fuente: Entrevista publicada en la revista de resultados research*eu nº 64 pp. 5 y 6

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