Compuestos del zinc para almacenar la energía solar
La reducción de óxido de zinc (ZnO) con materiales carbonosos utilizando la irradiación solar concentrada como fuente de energía constituye un concepto innovador para el almacenamiento de energía en forma de zinc (Zn) como «combustible solar». El contenido energético del zinc puede recuperarse como electricidad en células energéticas acumuladoras de aire y zinc o el zinc puede utilizarse para producir hidrógeno de alta pureza al reaccionar con el vapor de agua. En los dos procesos se forma ZnO, que puede volver a procesarse en el reactor solar para volver a producir zinc metálico, con unas emisiones de CO2 muy inferiores a las que se generan con la producción convencional de Zn a base de combustibles fósiles. Con el objetivo de evaluar de forma experimental el proceso de reducción solar térmica del óxido de zinc, el proyecto SOLZINC, financiado por la Comisión Europea, diseñó y construyó un innovador reactor solar de dos cavidades. Se coloca una mezcla de óxido de zinc combinado con carbón, coque o biomasa de carbón en la cavidad inferior, bien aislada, de la cámara del reactor. Una serie de helióstatos refleja la luz solar y la dirige hacia un espejo hiperbólico adherido a la torre de producción, que a su vez refleja los rayos solares a través de un concentrador secundario en el horno solar. La irradiación solar calienta la cavidad superior a través de una ventana de cuarzo, que calienta indirectamente la cavidad inferior. A temperaturas por encima de los 1000 ºC, el ZnO se descompone en zinc y oxígeno, que se combina con el carbono y forma óxido de carbono como derivado menor. Los productos gaseosos se eliminan a través de una vía de escape de gases que está conectada a un refrigerador, el cual condensa el zinc y crea un polvo fino que puede manipularse y transportarse de forma segura. Tras numerosas pruebas con distintos prototipos de laboratorio, el reactor solar químico se instaló en la central de energía solar del Instituto de Ciencias Weizman de Israel, con una producción que alcanza 1 MW. Las primeras pruebas tuvieron éxito, usando un 30 % de la energía solar disponible y se produjeron 45 kg de zinc por hora, lo que superó los objetivos previstos. En una instalación industrial a gran escala se podrían extraer cantidades muy superiores utilizando un proceso similar. De cara al futuro, el equipo de investigación prevé la posibilidad de sustituir el carbón con biomasa para que, de este modo, no se produzca ningún tipo de contaminación durante todo el proceso.
