Las tecnologías híbridas reducen el coste de la captura de carbono de la industria
El calentamiento global resultante de la emisión de gases de efecto invernadero (GEI) por las centrales eléctricas, la industria y otras fuentes es uno de los principales desafíos a los que se enfrentan Europa y el resto del mundo. Las tecnologías de captura, almacenamiento y utilización de carbono (CCSU, por sus siglas en inglés) podrían reducir entre un 90 y un 95 % las emisiones de carbono procedentes de la electricidad generada por combustibles fósiles y de procesos industriales de gran consumo energético como la producción de cemento, cerámica, acero y productos petroquímicos. Estos procesos de captura de CO2 representan alrededor del 70 % del coste total del proceso de CCSU. Actualmente, los procesos de gran consumo de energía capturan el CO2 haciéndolo burbujear en el agua que contiene aminas orgánicas que se unen al gas. Sin embargo, este proceso es ineficaz en comparación con la separación por membranas y la adsorción por oscilación de presión al vacío basada en sorbentes sólidos. Por desgracia, la implantación de un sistema autónomo de captura de carbono basado únicamente en la tecnología de membranas o solo en sorbentes sólidos resulta cara, ya que los elevados objetivos de recuperación y pureza de CO2 aumentan significativamente los gastos energéticos, así como de capital y los operativos en comparación con la depuración tradicional con aminas. No obstante, estas desventajas pueden superarse combinando la tecnología de membranas con adsorbedores sólidos en configuraciones híbridas.
Un método combinado de captura de CO2: lo mejor de ambos mundos
En el proyecto CARMOF, financiado con fondos europeos, se creó un eficaz proceso híbrido de captura de CO2 tras la combustión basado en adsorbentes estructurados impresos en tres dimensiones (3D). «CARMOF es un proceso híbrido que combina los mejores aspectos de las tecnologías de membranas y sorbentes sólidos», explica Constantino Martínez Cócera, coordinador del proyecto. El objetivo de CARMOF era la creación de adsorbedores secos de alto rendimiento para la captura de CO2 tras la combustión. Las estructuras se basaban en tecnologías de impresión 3D que contenían una combinación de marcos orgánicos metálicos, óxido de grafeno reducido o nanotúbulos de carbono sostenidos por aglutinantes y adsorbentes de polietilenimina. La estructura se diseñó para la combinación específica de gases de la industria elegida. Por consiguiente, los investigadores produjeron absorbentes funcionales en instalaciones industriales que combinaban propiedades avanzadas como conductividad eléctrica, sorción de CO2, gran área superficial, porosidad ajustable y funcionalización ajustable del material principal.
Los procesos híbridos resultan más baratos y mejores
«La integración de las distintas tecnologías es superior a un proceso independiente y evita sus desventajas. Los procesos híbridos han demostrado su superioridad no solo para la recuperación de CO2, sino también por la menor inversión en instalaciones que requieren», observa Martínez Cócera. Los adsorbentes se moldean mediante impresión 3D utilizando la microextrusión de una pasta muy viscosa en materiales porosos estructurados. Los diseños microporosos de las estructuras pueden optimizarse para permitir una baja presión y una cinética rápida del proceso de captura de carbono. La tecnología se ha implantado y probado en condiciones reales en cementeras situadas en Grecia. «Los resultados proporcionarán información valiosa sobre cómo podemos utilizar mejor las tecnologías actuales y aprovechar sus efectos combinados para aportar grandes beneficios a todas las industrias con grandes emisiones de carbono y a la sociedad en su conjunto», concluye Martínez Cócera.
Palabras clave
CARMOF, captura de carbono, CCSU, CO2, gases de efecto invernadero, emisiones, membrana, adsorbentes, impresión 3D, procesos híbridos
