Una forma más limpia de utilizar el carbón

El carbón es abundante y barato, pero quemarlo es un negocio sucio. Esta semana, investigadores de la Universidad Estatal de Ohio anunciaron un hito en el desarrollo de una forma mucho más limpia de utilizar la energía en el carbón, un proceso llamado bucle químico que tiene el potencial de reducir o eliminar una amplia gama de contaminantes, incluidos el dióxido de carbono y el esmog. formando óxidos de nitrógeno.

Carbón de limpieza: Una planta piloto en el estado de Ohio demuestra un proceso de bucle químico que podría reemplazar la combustión en las plantas de energía.

Una versión de la tecnología se ejecutó de forma continua durante más de una semana en una instalación de prueba de 25 kilovatios, informaron los investigadores, el proceso más largo que se ha ejecutado. La prueba exitosa abre el camino para mejorar la tecnología en una planta de demostración de un megavatio que se está planificando en colaboración con la compañía de energía Babcock y Wilcox.

En las plantas de carbón ordinarias, el carbón se pulveriza para hacer un polvo fino y luego se quema en el aire para producir vapor para impulsar las turbinas. Este proceso produce llamas muy calientes que pueden crear el óxido de nitrógeno contaminante, y el dióxido de carbono generado es difícil de aislar y capturar porque constituye solo una pequeña fracción de los gases de escape.

En el bucle químico, el carbón no reacciona con el aire. En cambio, está expuesto a materiales que contienen oxígeno, como el óxido de hierro. El carbón reacciona con estos materiales y la energía acumulada en el carbón rompe el enlace entre el oxígeno y el hierro. La reacción produce gas de dióxido de carbono casi puro y hierro metálico (junto con el mineral wüstita). La electricidad se genera cuando el hierro sale de la cámara de reacción y se quema, es decir, se deja reaccionar con el oxígeno del aire. Esto libera calor para producir vapor.

Este proceso bastante complicado tiene al menos dos ventajas. Produce una corriente pura de dióxido de carbono que es fácil de capturar y está lista para almacenarse bajo tierra. Y la quema de hierro en el aire también tiene lugar a temperaturas más bajas que no producen óxido de nitrógeno.

El proceso se sugirió originalmente como una forma de mejorar la eficiencia de las centrales eléctricas. Ahora, la esperanza es que, si se implementa a gran escala, podría ser una de las formas más baratas de reducir las emisiones de dióxido de carbono, lo que provocaría solo un pequeño aumento en el costo de la electricidad.

Un enfoque alternativo para producir corrientes de dióxido de carbono de alta pureza es quemar carbón en oxígeno puro. Pero el equipo para producir oxígeno puro es caro.

Fan de Liang-Shih , profesor de ingeniería química y biomolecular en el estado de Ohio, dice que su proceso podría resultar económico. Él dice que otros han tenido dificultades para usar el óxido de hierro debido a su capacidad limitada para transportar oxígeno. Pero ha desarrollado un nuevo tipo de reactor que mejora la capacidad práctica de transporte de oxígeno del óxido de hierro, disminuyendo la cantidad de material necesario y mejorando la economía.

Los investigadores del estado de Ohio también están buscando otra versión de bucle químico, en el que el carbón se gasifica y la combinación resultante de gases de hidrógeno y monóxido de carbono, llamados gas de síntesis, reacciona con el óxido de hierro (consulte Uso del óxido para capturar CO2 de las plantas de carbón). Se ha iniciado la construcción de una planta piloto de 250 kilovatios para probar ese enfoque. La prueba reciente elimina el paso de gasificación mediante el uso de carbón pulverizado en lugar de gas de síntesis, por lo que potencialmente podría ser más barato.

El trabajo está financiado por el Laboratorio Nacional de Tecnología Energética del Departamento de Energía, que ayudó a desarrollar la tecnología de fracturación hidráulica detrás del auge actual del gas natural en los Estados Unidos. NETL también está financiando otro enfoque para el bucle químico, que utiliza sulfato de calcio en lugar de óxido de hierro. Esa tecnología, que está siendo desarrollada por Alstom, se demostró en una instalación de tres megavatios el año pasado. El trabajo de Ohio State se encuentra en una etapa anterior, pero Fan dice que su enfoque podría usar mucho menos material, haciéndolo más práctico.

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