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Las emisiones de dióxido de carbono (CO2) de origen humano a la atmósfera han
elevado su concentración desde ~270 ppm, antes de la revolución industrial (~1850), hasta
~370 ppm en la actualidad. El dióxido de carbono es uno de los principales responsables del
efecto invernadero ya que se encuentra en concentraciones muy superiores a las de otros
compuestos (CH4, NOx, CFCs y SF6) también perjudiciales para la estabilidad térmica de la
atmósfera. El efecto invernadero y la elevación de la temperatura se encuentran asociados al
cambio climático actual que padecemos y para contrarrestar este proceso se deben disminuir
las emisiones de CO2 a la atmósfera.
Las emisiones de CO2 antropogénicas provienen aproximadamente a partes iguales
del transporte, producción de energía y fuentes diversas. Las líneas de actuación tradicionales
para disminuir las emisiones de CO2 asociadas a la producción de energía son la mejora de la
eficacia de los procesos y la utilización de fuentes de energía con menor contenido en carbono
(gas natural en lugar de carbón, energías renovables, energía nuclear, etc.). No obstante, y
teniendo en cuenta la alta dependencia de las fuentes de energía fósiles, sus reservas y la
capacidad de actuación limitada de las líneas de actuación tradicionales, es preciso adoptar
nuevas medidas adicionales para reducir las emisiones de CO2. En este contexto se presenta
la captura y almacenamiento de CO2 como una nueva vía complementaria a las medidas ya
adoptadas.
La captura y almacenamiento de CO2 consiste en la separación de éste del resto de
gases que lo acompañan en los procesos de producción de energía a partir de combustibles
fósiles, su transporte y almacenamiento seguro definitivo. Sin embargo, para llevar a cabo la
captura del CO2 es necesario separarlo de otros gases, siendo ésta la etapa de mayor
consumo energético y económico que impide la puesta en marcha de esta ruta con las
tecnologías actuales. En esta situación surge el proceso de combustión indirecta o “chemical
looping combustión” (CLC) como una de las tecnologías más apropiadas para la producción de
energía a partir de combustibles en fase gas sin costes debidos a la separación del CO2 para
su posterior almacenamiento.
El proceso CLC consiste en separar la combustión convencional de un gas en dos
etapas con la ayuda de un transportador sólido de oxígeno, Figura 5.1. En una primera etapa,
en el reactor de reducción, el combustible gaseoso se oxida a CO2 y H2O según la Reacción
5.1. En un segundo reactor, reactor de oxidación, el transportador de oxígeno se regenera con
aire según la Reacción 5.2, quedando disponible para iniciarse un nuevo ciclo. De este modo,
al no ponerse en contacto el combustible con el nitrógeno del aire, la mezcla de gases a la
salida del reactor de reducción es solamente CO2 y H2O. Esta mezcla es fácilmente separable
por condensación del agua, quedando así el CO2 listo para su acondicionamiento para el
transporte y almacenamiento definitivos.
Por otra parte, la energía total puesta en juego es equivalente a la de la combustión
directa porque la suma de las energías en cada uno de los reactores (Reacción 5.1 y 5.2) es la
correspondiente a la combustión directa (Reacción 5.3).
Aire
O2/N2
CnH2m
CO2
H2O
Me (+MeO)
Reactor de
oxidación
Reactor de
reducción
MeO (+Me)
MexOy-1 + ½ O2 → MexOy
(2n + m) MexOy + CnH2m →
→(2n + m) MexOy-1 + m H2O + n CO2
Condensador
Q
Figura 5.1. Esquema conceptual del sistema CLC
Reactor de reducción
CnH2m + (2n+m) MexOy →
→ (2n+m) MexOy-1 + m H2O + n CO2
AH1
Reacción 5.1
Reactor de oxidación
(2n+m) MexOy-1 + (2n+m)/2 O2 →
→ (2n+m) MexOy
AH2
Reacción 5.2
Combustión directa CnH2m + (2n+m)/2 O2 → n CO2 + m H2O
AHc = AH1+AH2
Reacción 5.3 |
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