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Convertir el gas natural en verde
El carbón puede ser el hombre sucio del mundo de la energía, pero no es el único combustible fósil que intenta limpiar su acto. Una startup canadiense dice que ha desarrollado una forma de eliminar el carbono del metano, lo que da como resultado un gas natural enriquecido con hidrógeno que se quema de manera más limpia y eficiente.
Gas verde: El reactor de plasma de Atlantic Hydrogen (que se muestra aquí) separa hidrógeno y carbono sólido de una corriente de gas natural utilizando cargas eléctricas pulsantes.
Hidrógeno atlántico , con sede en la provincia canadiense de New Brunswick, apuesta a que su gas natural más ecológico atraerá a los clientes industriales y de servicios públicos que buscan reducir las emisiones de gases de efecto invernadero bajo un régimen inminente de límites máximos y comercio. Pero un beneficio financiero adicional provendría de la polvorienta negro carbón que se extrae de la corriente de gas. Si podemos obtener un valor para el carbono que esté incluso en el rango de los miles de dólares por tonelada, entonces tendremos un modelo económico muy convincente, dice David Wagner, presidente de la empresa de siete años.
El negro de carbón se utiliza como pigmento en tintas y plásticos y para reforzar productos de caucho, como neumáticos y mangueras industriales. Por lo general, se elabora mediante la combustión parcial de aceite pesado a fuego alto y filtrando las partículas de carbono en el humo negro resultante. Este proceso, en promedio, emite un estimado de 2.4 toneladas de dióxido de carbono por tonelada de negro de carbón.
Atlantic Hydrogen dice que puede producir negro de humo de alta pureza con una fracción de las emisiones y, al mismo tiempo, reducir parcialmente el contenido de carbono del gas natural. El enfoque, que la empresa llama captura y utilización de carbono, utiliza menos energía de la que normalmente se asocia con las tecnologías de captura y almacenamiento de carbono.
El corazón de su enfoque es un sistema de reactor de plasma que la compañía llama CarbonSaver; opera entre 1.500 y 2.500 ° C y se puede colocar en varios puntos a lo largo de una tubería: en estaciones de compresión, en sitios de almacenamiento subterráneo, en las puertas de entrada de la ciudad que llevan gas a hogares y negocios, y en plantas de energía y sitios industriales que reciben gas natural.
Dentro del reactor, una antorcha de plasma patentada pulsa una carga a medida que fluye el gas natural, separando el hidrógeno del metano y convirtiendo el carbono en un sólido similar al tóner de una fotocopiadora. Luego, el hidrógeno se vuelve a unir y se une a la corriente de metano, lo que da como resultado el gas natural enriquecido. El proceso se puede ajustar para mezclar una mezcla de hidrógeno del 10 al 20 por ciento, y el gas natural corre el riesgo de hacer que las tuberías y los equipos se vuelvan frágiles e inestables.
Un proyecto piloto de tres años y $ 5,7 millones completado en marzo suministró 75 kilovatios de energía, mostrando resultados prometedores. El sistema produjo alrededor de 25 metros cúbicos de gas natural por hora con una mezcla del 10 por ciento de hidrógeno. Las pruebas encontraron que el motor utilizado funcionó un 5 por ciento más eficientemente y que las emisiones de CO2 cayeron un 7 por ciento. El aumento del contenido de hidrógeno en el gas natural condujo a una combustión más completa, reduciendo los óxidos de nitrógeno. Atlantic Hydrogen ve el potencial para reducir los óxidos de nitrógeno en más del 50 por ciento.
Atlantic Hydrogen ahora está trabajando con el mayor productor de gas natural de Canadá, con sede en Calgary EnCana Corp , en un sistema ampliado que puede funcionar a presiones más altas. Ya ha demostrado que el sistema puede operar a 150 libras por pulgada cuadrada con potencial para ir mucho más alto. EnCana ya ha comprometido $ 3 millones para el proyecto. Han tenido un gran éxito al hacer frente a las presiones operativas que necesitaríamos en nuestras aplicaciones de campo, dice Larry Weiers, vicepresidente de tecnología e investigación energética de EnCana. Nuestra expectativa es que este gas natural enriquecido con hidrógeno sea un producto premium, algo así como la gasolina premium.
Sin embargo, algunos no están convencidos de que el proceso tenga patas. Experto en captura de carbono David Keith , profesor de ingeniería química y del petróleo en la Universidad de Calgary, dice que el gas natural enriquecido con hidrógeno será menos denso en energía debido a la captura previa del carbono. Estás desperdiciando la mitad de la energía en el carbono, por lo que no creo que nunca tenga una aplicación amplia, dice.
Pero Weiers afirma que la reducción en la densidad de energía se compensa parcialmente con las ganancias de eficiencia durante la combustión, es decir, el hidrógeno permite una combustión más completa del gas. Y aunque el funcionamiento de CarbonSaver requiere electricidad, las mejoras en la antorcha de plasma han hecho que el proceso sea competitivo con la energía requerida para el reformado de metano con vapor, que produce alrededor del 95 por ciento del hidrógeno que se usa hoy en los Estados Unidos y libera alrededor de ocho toneladas de CO2 para cada tonelada de hidrógeno producida.
La diferencia con nosotros es que no liberamos CO2 de nuestro proceso, dice Wagner, y agrega que los beneficios del proceso son claros cuando se analizan las emisiones del ciclo de vida.
Felipe Chibante , director del laboratorio de nanotecnología aplicada de la Universidad de New Brunswick, ha sido contratado para analizar las propiedades físicas del negro de humo que sale del reactor de plasma. Él dice que la producción y el uso final del negro de carbón es lo que hace que el proceso de Atlantic Hydrogen sea más atractivo en comparación con otros enfoques de mitigación de carbono. Su elección es pagarle a alguien para que elimine el CO2 y lo entierre y pierda ese valor, o tome ese carbono para fabricar un producto. Lo que está haciendo es desplazar el producto de negro de humo [producido convencionalmente] que genera CO2.
Chibante y su equipo de investigación están trabajando con el fabricante de negro de humo Productos químicos colombianos para identificar un mercado para el carbono de Atlantic Hydrogen, que tiene nanoestructuras de carbono muy interesantes que simplemente no vemos en la producción industrial, dice. Un estudio preliminar muestra que el material tiene un área de superficie alta y estructuras delgadas de alambre de gallinero llamadas pilas de grafeno, lo que lo hace potencialmente ideal en la producción de baterías y ultracondensadores de alto rendimiento y para productos reforzados estructuralmente.