Hace unos días (19/11/2013) leía una noticia (que podréis encontrar en el siguiente link: http://www.20minutos.es/noticia/1981076/0/carbono/cambio-climatico/emisiones) referente al aumento de las emisiones de CO2 en todo el planeta. Esta noticia nos habla, por ejemplo, de la procedencia del CO2que actualmente se está emitiendo a la atmosfera y de la contribución que tienen algunos de los países, como por ejemplo, los países que podríamos llamar los mayores productores de CO2. Os aconsejo que leáis la noticia detenidamente y, si es de vuestro interés, que ampliéis la información visitando alguno de los links que aparecen en la noticia.

Una de las líneas de investigación actuales que pretenden reducir la concentración de dióxido de carbono en nuestro planeta son las técnicas y metodologías que tratan de capturar y almacenar el dióxido de carbono para luego ser reutilizado y aprovechado para diferentes fines que veremos posteriormente.

Los sistemas de captura de dióxido de carbono se pueden dividir en tres categorías:

• Captura de CO2 antes de la combustión
• Captura de CO2 durante la combustión
• Captura de CO2 después de la combustión

Captura de CO2 antes de la combustión

La captura de CO2 en el proceso de precombustión está basada en una reacción en la cual intervienen un combustible fósil y oxígeno (o aire). La técnica de precombustión busca descarbonizar el combustible, y separar el CO2 y el hidrógeno, haciendo que este luego pueda ser utilizado como combustible, como por ejemplo, en turbinas de gas, pilas de combustible, etc.

Tal y como se puede observar en el esquema, en este tipo de métodos de captura de dióxido de carbono se obtiene un gas de síntesis, también llamado syngas, que está compuesto por hidrógeno y monóxido de carbono. Este syngas se puede obtener mediante diferentes procesos (reformado con vapor de agua, oxidación parcial y reformado autotérmico).

Captura de CO2 durante la combustión

En este caso, la reacción de combustión se lleva a cabo con oxígeno puro en lugar de utilizar aire, eliminando así la presencia de nitrógeno y provocando que los productos de la combustión sean CO2 y H2O. Es importante tener en cuenta que el hecho de usar oxígeno puro provoca que la temperatura de la llama sea muy alta. Esta elevada temperatura puede reducirse recirculando cualquiera de los dos productos de la reacción. El oxígeno utilizado en este tipo de procesos suele producirse en procesos de baja temperatura (criogénicos) separándolo del aire. Esto implica un coste elevado referenciado a los equipos utilizados y también a la energía necesaria para separar el oxígeno del aire.

 

Captura de CO2 después de la combustión

La captura de dióxido de carbono después de la combustión se basa en capturar el CO2 producido en la combustión. De esta manera, en lugar de descargar los gases de la combustión directamente en la atmosfera, estos gases se hacen pasar a través de equipos que permiten hacer una separación/captura de un gran porcentaje del CO2 contenido. Actualmente, la técnica más extendida y utilizada es lavar los gases de combustión con una amina, la cual forma un complejo con el CO2. Este complejo se puede descomponer aportando calor, consiguiendo así separación muy buena entre el CO2 y la amina, que se puede recircular al scrubber. 

Los dos mayores problemas que presentan estas técnicas son el tratamiento de grandes volúmenes de gas a tratar, lo que se traduce en equipos caros debido a su gran tamaño, y la cantidad de energía necesaria.

En este caso, la parte que más interesa conocer es como se lleva a cabo la separación/captura al final del proceso que se describe en la figura anterior. Las técnicas más utilizadas son las siguientes:

• Absorción: el dióxido de carbono reacciona con el solvente en la torre de absorción. Esta mezcla es enviada a una torre de separación en la cual se aporta calor con la ayuda de vapor para invertir la reacción de absorción de CO2. De esta manera, el CO2 se comprime para su posterior transporte y el solvente se recicle a la etapa de absorción.

• Adsorción: se puede realizar un proceso de adsorción física mediante zeolitas o carbón activo (sólidos que tienen una área superficial importante) para separar el CO2 que está mezclado con otros gases.

• Membranas: la separación a través de membranas no consigue un grado de separación tan bueno, por lo que a menudo se utilizan diferentes etapas de separación o recirculaciones. Entre los materiales usados en estas membranas se encuentran metales no porosos, polímeros, zeolitas, etc.

• Criogénicos: una forma de separar el CO2 de otros gases es enfriando y condensando. Este sistema se utiliza de forma comercial para purificar el CO2 contenido en flujos en el cual el CO2 está en concentraciones superiores al 90%. En cambio, no se utiliza para flujos en los cuales el C está muy diluido debido a la cantidad de energía (se convierte en un elevado coste) necesaria para conseguir temperaturas tan bajas.

En el próximo artículo hablaremos de las diferentes maneras que tenemos para almacenar el CO2 capturado, la logística asociada al almacenamiento y el aprovechamiento de dióxido de carbono para otros usos.