Estudio del Grupo de Catálisis: Tecnología para la reducción del calentamiento global

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Integrantes del Instituto de Investigaciones en Tecnología Química (INTEQUI) publicaron un artículo científico en  la  revista Energy & Fuels, de ACS Publications, que es una división de la American Chemical Society. El trabajo que apunta a  reducir las consecuencias del cambio climático, es autoría Pablo S. Belzunce y María Laura Rodríguez (INTEQUI) en conjunto con Fabiana Gennari (Centro Atómico Bariloche), y  Javier Francesconi (Instituto de Tecnologías del Hidrógeno y Energías Sostenibles).

El doctor Pablo S. Belzunce y la doctora  María Laura Rodríguez cumplen funciones de investigación en el Laboratorio de Ingeniería de Reactores y Procesos Asistidos por Computadora (LIPARC)  y el Grupo de Catálisis e Ingeniería de Procesos del INTEQUI.

El estudio  publicado en  Energy & Fuels analiza una alternativa tecnológica innovadora que impulsa la reducción del dióxido de carbono producido por las centrales eléctricas de gas natural. Este gas es el principal factor que provoca el efecto invernadero ,y una de las causas principales del calentamiento global.

 Resumen de divulgación 

Las centrales eléctricas a gas natural producen grandes cantidades de dióxido de carbono (CO2), uno de los principales responsables del cambio climático. Para reducir estas emisiones y acercarnos a la meta de “cero emisiones netas” en 2050, es necesario contar con tecnologías de captura de carbono más eficientes y económicas.

Este estudio analiza una alternativa innovadora basada en el uso de ortosilicato de litio (Li4SiO4), un sólido capaz de absorber CO2 a altas temperaturas. Esta tecnología ofrece ventajas frente a los métodos tradicionales con aminas líquidas, como mayor capacidad de captura, menor consumo de energía en la regeneración y mayor estabilidad térmica. Sin embargo, su aplicación en plantas de ciclo combinado a gas natural es limitada debido a la baja concentración de CO2 en los gases de escape.

Para superar este problema, se propone comprimir y recircular parte de los gases de combustión antes de la etapa de absorción, aumentando así la concentración de CO2, lo que favorece la reacción química. Se utilizan sistemas de intercambiadores de calor, una turbina de recuperación de energía eléctrica de los gases comprimidos yuna estrategia novedosa de inyección de gases exhaustos a menor temperatura en el reactor para aprovechar al máximo la energía disponible.

Los resultados muestran que si bien la eficiencia eléctrica global de la planta disminuye 11% debido a la energía consumida por la captura, es posible capturar hasta un 85-95% del CO2 emitido, reduciendo en más de un 50% la energía adicional requerida en comparación con configuraciones sin integración térmica.

Representación del sistema de captura de CO2 post combustión con sólidos.

Resumen científico

Las centrales eléctricas de gas natural requieren sistemas de captura de carbono eficientes y compactos para lograr emisiones de CO2 casi nulas, al tiempo que se minimizan las pérdidas de energía y los costos de inversión. La captura de CO2post-combustión utilizando ortosilicato de litio comoabsorbente sólido reactivo se perfila como una solución prometedora debido a su facilidad de integración en las centrales térmicas existentes, su alta estabilidad cíclica y térmica, su significativa capacidad de captura de CO2 y su bajo impacto medioambiental. Sin embargo, el proceso deseparación de CO2 depende en gran medida del equilibrio termodinámico gas-sólido, lo que hace que las estrategias de recirculación de gases de combustión sean esenciales para mejorar el rendimiento de la captura y reducir el tamaño de la planta de captura de carbono.
Este estudio evalúa el rendimiento de un proceso de captura de CO2bajo diferentes presiones de trabajo, combinando la recirculación de los gases de escape concompresión y la expansión de gases con bajo contenido de CO2 en una turbina recuperativa. Este enfoque mejora la etapa de absorción reactiva, abordando un tema que ha permanecido poco explorado en la literatura. Además, se integra una estrategia de inyección en frío de los gases de combustión en la etapa de absorción con intercambiadores de calor de corrientes múltiples, lo que reduce significativamente la demanda de energía externa. La integración energética demuestra reducciones sustanciales en los requisitos de calefacción y refrigeración, con un ahorro de combustible auxiliar superior al 50 %. Las presiones de funcionamiento más bajas producen un mayor ahorro de energía, alcanzando rendimientos de captura de CO2 cercanas al 85 %, con una penalización energética asociada del 11 %.

LINK: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.energyfuels.5c00883

Cita completa

Enhancing Reactive Absorption in Lithium-Based Looping Systems: Energy Integration and Compression Strategies for Efficient CO2 Capture
Pablo S. Belzunce, Javier Francesconi, Fabiana Gennari, and María Laura Rodríguez
Energy & Fuels 2025 39 (32), 15330-15344
DOI: 10.1021/acs.energyfuels.5c00883