Varios desafíos asociados con la transición energética se pueden gestionar mediante el acoplamiento de los sectores de energía eléctrica y movilidad. La energía verde podría almacenarse a largo plazo, los combustibles de alta densidad de energía podrían usarse de forma neutral en carbono. El acoplamiento del sector ha sido demostrado por los socios del proyecto P2X Kopernikus en las instalaciones del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT).

Los primeros litros de combustible se produjeron a partir de dióxido de carbono capturado por el aire y energía verde. Por primera vez, se utilizó una instalación de prueba basada en contenedores que integra los cuatro pasos del proceso químico necesarios para implementar un proceso continuo con la máxima utilización de dióxido de carbono y una muy alta eficiencia energética.

Los socios del proyecto Climeworks, Ineratec, Sunfire y KIT combinaron recientemente los pasos necesarios del proceso químico en una planta compacta, lograron una operación acoplada y demostraron el principio de funcionamiento. Esta combinación de tecnologías promete un uso óptimo del dióxido de carbono y la máxima eficiencia energética, ya que los flujos de masa y energía se reciclan internamente. La instalación de prueba existente puede producir unos 10 litros de combustible por día.

Lectura sugerida

La lechuga marina podría ser un futuro biocombustible ideal

Expertos afirman que la plaga anual de lechuga marina en la Bahía de St Aubin's podría ser en una fuente de energía renovable para la isla de Jersey.

 

En la segunda fase del proyecto P2X Kopernikus, se planea desarrollar una planta con una capacidad de 200 litros por día. Después de eso, se diseñará una planta de demostración preindustrial en el rango de megavatios, es decir, con una capacidad de producción de 1500 a 2000 litros por día. Esa planta puede alcanzar teóricamente eficiencias de aproximadamente el 60%, lo que significa que el 60% de la energía verde utilizada puede almacenarse en el combustible como energía química.

Cuatro pasos para alimentar

En un primer paso, la planta captura dióxido de carbono del aire ambiente en un proceso cíclico. La tecnología de captura directa de aire de Climeworks, un spin-off de ETH Zurich, utiliza un material de filtro especialmente tratado para este propósito. A medida que el aire los atraviesa, los filtros absorben las moléculas de dióxido de carbono como una esponja. Bajo vacío y a 95 ° C, el dióxido de carbono capturado se libera de la superficie y se bombea.

En el segundo paso, la división electrolítica del dióxido de carbono y el vapor de agua tiene lugar simultáneamente. Esta llamada tecnología de co-electrólisis comercializada por la empresa de tecnología Sunfire produce hidrógeno y monóxido de carbono en un solo paso del proceso. La mezcla se puede aplicar como gas de síntesis para una serie de procesos en la industria química. La co-electrólisis tiene una alta eficiencia y teóricamente une en el gas de síntesis el 80% de la energía verde utilizada en forma química.

En un tercer paso, la síntesis de Fischer-Tropsch se usa para convertir el gas de síntesis en moléculas de hidrocarburos de cadena larga, las materias primas para la producción de combustible. Para esto, Ineratec, un spin-off de KIT, contribuye con un reactor microestructurado que ofrece una gran área de superficie en el espacio más pequeño para eliminar de manera confiable el calor del proceso y usarlo para otros pasos del proceso. El proceso puede controlarse fácilmente, manejar bien los ciclos de carga y puede ampliarse de forma modular.

En el cuarto paso, se optimiza la calidad del combustible y el rendimiento. Este proceso, llamado hidrocraqueo, fue integrado en la cadena de proceso por KIT. Bajo una atmósfera de hidrógeno, las largas cadenas de hidrocarburos están parcialmente agrietadas en presencia de un catalizador de platino-zeolita y, por lo tanto, cambian el espectro del producto hacia combustibles más utilizables directamente, como la gasolina, el queroseno y el diesel.

Lectura sugerida

Un nuevo cultivo, nuevas oportunidades para la sustentabilidad

Nuseed presenta en AAPRESID un nuevo cultivo que puede ser utilizado para generar biocombustible, enfocado en la Agricultura Sustentable,

 

Debido a su carácter modular, el proceso tiene un gran potencial. Como resultado del bajo riesgo de escala, el umbral de implementación es mucho más bajo que para una instalación química central a gran escala. El proceso puede instalarse descentralizado en lugares donde haya energía solar, eólica o hidráulica disponible.

Proyecto P2X Kopernikus: uso flexible de recursos renovables

«Power-to-X» se refiere a las tecnologías que convierten la energía de fuentes renovables en materiales de almacenamiento de energía, portadores de energía y productos químicos intensivos en energía. Las tecnologías Power-to-X permiten el uso de energía de fuentes renovables en forma de combustibles personalizados para vehículos o en polímeros mejorados y productos químicos con un alto valor agregado.

En el marco del programa Kopernikus, financiado por el gobierno, se estableció una plataforma nacional de investigación «Power-to-X» (P2X) para estudiar esta compleja cuestión. En total, 18 instituciones de investigación, 27 empresas industriales y tres organizaciones de la sociedad civil participan en el proyecto P2X. Dentro de un período de diez años, se planea desarrollar nuevos desarrollos tecnológicos hasta la madurez industrial.

TechXplore.