Archivo de junio, 2013

E.ON fabrica H2 a partir de energía eólica y lo inyecta a la red de gas natural por primera vez

La multinacional eléctrica alemana, E.ON, anunció la pasada semana que la planta “power-to-gas” (P2G), situada al este de Alemania, culminó a mediados de este mes la etapa de inyección de hidrógeno en el sistema de gas natural. Según E.ON, esta es la primera vez que realiza todas las etapas del proceso, desde la recepción de la electricidad hasta la inyección de hidrógeno en la red.

 Autor: [Javier Fermoso – Instituto IMDEA Energía]

 En Agosto de 2012 la multinacional alemana E.ON comenzó la construcción de una innovadora planta llamada “power-to-gas” (P2G) situada en Falkenhagen, al este de Alemania. Esta planta está localizada en un enclave estratégico ya que se encuentra cerca de varios parques eólicos situados en dicha región. E.ON anunció la pasada semana que la planta P2G culminó el pasado 13 de Junio la etapa de inyección de hidrógeno en la red de gas natural como parte de un test de funcionamiento con energía eólica. Según E.ON, esta es la primera vez que realiza todas las etapas de este proceso, desde la recepción de la electricidad procedente de un parque eólico hasta la inyección de hidrógeno en la red. Durante la prueba, que tuvo una duración de 3 horas, la planta produjo 160 metros cúbicos de hidrógeno, que fueron inyectados al sistema de distribución de gas natural.1 En la Figura 1 se muestra un dibujo simplificado de las instalaciones de la planta P2G.

 

Figura 1. Dibujo de la planta piloto de E.ON “power-to-gas” (P2G) para la producción de H2.

La planta P2G recibe la electricidad de un parque eólico cercano, y ésta hace funcionar el electrolizador que transforma el agua en oxígeno e hidrógeno. Este último es inyectado a continuación en el sistema regional de distribución de gas. El hidrógeno se convierte así en parte de la mezcla de gas natural y se puede utilizar para generar electricidad o calor.

E.ON tiene previsto que la planta P2G esté operativa a finales del mes de agosto. Una vez esté en funcionamiento, se utilizará el excedente de electricidad renovable generada mediante energía eólica, para producir alrededor de 360 metros cúbicos de hidrogeno por hora.1,2

Con frecuencia, los parques eólicos situados en la región donde se ha instalado esta planta producen más electricidad de la que la red local puede gestionar. E.ON considera que la instalación de esta planta en esta región tiene un carácter estratégico, ya que además de una alta producción de energía eólica, cuenta con las infraestructuras de energía y gas necesarias, así como con un centro de control para su gestión. De este modo, se podrá aprovechar la electricidad renovable que no puede ser vertida a la red, solucionando uno de los principales problemas de este tipo de generación eléctrica, su carácter discontinuo. Esto hace que en los momentos “valle” de consumo (durante la noche) en los que existe un excedente de producción, se pueda aprovechar ese excedente para la producción de hidrógeno.

Esta idea de producción de hidrógeno a partir de energía eólica no es nueva, ya que en España, en 2006 y 2008 a través de los proyectos de demostración “W2H2 (Wind to Hydrogen)”, apoyado por la Corporación Tecnológica de Andalucía, y “Producción de H2 con eólica” en el Parque Experimental de Sotavento, apoyado por la Consellería de Innovación, Industria y Comercio de la Xunta de Galicia, GAMESA3 Y GAS NATURAL FENOSA4,5, respectivamente, se iniciaron en este proceso de producción de hidrógeno mediante electrólisis del agua. A diferencia de E.ON, este hidrógeno sería almacenado en depósitos a presión y utilizado posteriormente para generar energía eléctrica en una pila de combustible o en un motor de combustión interna, permitiendo al operador inyectar la electricidad a la red en los momentos “pico” de consumo. De esta forma, se pretendía gestionar de forma más eficiente la energía eléctrica generada por los parques eólicos, adaptando la curva de producción a la demanda del mercado.

Estos son ejemplos de las posibilidades que nos ofrece la combinación de diversas tecnologías basadas en energías renovables. Mediante dicha combinación, las debilidades de unas, como el carácter aleatorio y discontinuo de la energía eólica, son compensadas con otras como la producción de hidrógeno utilizando el excedente de energía eléctrica, e ir así hacia sistemas energéticos cada vez más eficientes, sostenibles y basados en fuentes de energía renovable.

Referencias

 

  1. http://www.eonespana.com/es/sala-de-prensa/notas-de-prensa/2013/6/13/la-planta-de-power-to-gas-de-eon-inyecta-hidr-geno-al-sistema-de-gas-natural-por-primera-vez.html.
  2. http://futurenergyweb.es/node/95.
  3. http://www.gamesacorp.com/es/comunicacion/noticias/andalucia-apoya-un-proyecto-de-gamesa-relacionado-con-la-tecnologia-del-hidrogeno.html?idCategoria=65.
  4. http://www.gasnaturalfenosa.es/es/inicio/somos+energia/innovacion+y+futuro/lineas+de+actuacion/1297131825644/sotavento.html.
  5. http://www.sotaventogalicia.com/area_tecnica/py_produccion_hidrogeno.php.

 

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El efecto del Cambio Climático en las Energías Renovables: Eólica

El hecho de que las energías renovables dependan del clima de la zona donde está ubicada la instalación, hace que sean susceptibles de sufrir los efectos del Cambio Climático, variando la producción de estas. En este artículo se expone, de forma general, algunos de los esfuerzos que se están realizando en el mundo para estimar el efecto que puede tener el cambio climático sobre la energía eólica.

Autor: Guillermo Gómez Prada-INTA

Actualmente existe una gran preocupación por el agotamiento de las fuentes de energía convencionales, y el efecto que el uso de éstas tiene sobre el clima. Una solución a ambos problemas, o por lo menos un paliativo, serían las energías renovables, pero estas a su vez sufren el efecto del cambio climático. Ser capaz de estimar el efecto que puede tener el cambio climático en la producción de las renovables puede tener grandes implicaciones económicas, ya que esto permitiría determinar posibles variaciones en el rendimiento futuro, tanto económico como energético, de estas.

Estas implicaciones hacen que se empleen cada vez más recursos en la estimación del clima futuro con el objeto de determinar el efecto de los cambios que este puede provocar en la producción de las renovables. Esto se puede ver en el número creciente de publicaciones que estudian el efecto del cambio climático sobre el potencial eólico. Este interés en la eólica obedece a que es una de las energías renovables que más importancia está adquiriendo en el mundo y en especial en los países industrializados como puede serla UE, en los que la producción eólica supuso en 2012 el 11% de la producción eléctrica, y que también que este desarrollo se prevé que no se detenga aquí, como se puede deducir de los objetivos marcados porla UEpara el 2020-30, o de compromisos alcanzados como el que se alumbró en el Foro de las Grandes Economías sobre Energías y Cambio Climático, celebrado los días 17 y 18 de Noviembre de 2011 en Washington, donde se propuso crear un grupo de trabajo multilateral en energía solar y eólica liderado por Alemania, Dinamarca y España con iniciativas como el desarrollo de un Atlas Global de recursos solares y eólicos y el desarrollo de una estrategia a largo plazo conjunta para la construcción de capacidades que propicien una mayor transparencia y encuentro entre la oferta y la demanda sobre el conocimiento relacionado con toda la cadena de valor solar y eólica.

Así aplicando distintas técnicas de Downscaling a las salidas de diversos AOGCM’s (Athmosphere-Ocean General Circulation Models), se han realizado diversos estudios de las previsiones de variación del potencial eólico que se prevé para el S. XXI en diversas zonas del mundo. Por ejemplo:

  • Para Brasil, estudios realizados porla Universidadde      Río de Janeiro en 2009 y por el departamento de geofísica dela Universidadde      Chile en 2008, prevén que el cambio climático tenga un impacto positivo      sobre el potencial eólico. Distintas proyecciones climáticas sugieren      incrementos importantes en el recurso eólico en zonas costeras y en la      región noreste del país [1], así como en la costa Oeste de Sudamérica [2].
  • Para Estados Unidos estudios realizados porla Universidadde      Tulane yla       Universidadde New Orleans en 2002 y porla Universidadde      Portland en 2008, parecen indicar que el recurso eólico en Estados Unidos      podría sufrir un descenso medio (<3%) en los próximos 50 años [3], así      como un descenso de la densidad energética eólica durante los meses de      verano, y sin cambio o muy ligero durante los inviernos [4].

En Europa, se han realizado diversos estudios de este tipo, así por ejemplo Räisänen et al. (2004)  evaluó los efectos del cambio climático en Europa para el periodo (2071-2100), para lo cual se basó en los escenarios de emisiones de gases invernadero A2 y B2. Sus estudios mostraron un aumento en la velocidad del viento del 8% en el norte de Europa, y una disminución en el Mediterráneo centro, además de un incremento moderado en el Sureste de Europa. También hay diversos estudios de distintas zonas de Europa, así se tiene:

  • Para la zona del Mediterráneo Oriental,      estudios realizados por el Observatorio Nacional de Atenas y el Instituto      de Investigaciones Climáticas de Atenas en 2008, parecen indicar una      disminución del potencia eólico sobre el mar Mediterráneo, pero un      incremento del mismo sobre el continente [5].
  • Para el Norte de Europa, especialmentela Península Escandinava,      se han realizado diversos trabajos encontrándose resultados interesantes      en los que aparecían incrementos de hasta el 10% en el suroeste dela Península Escandinava     y el centro del mar Báltico [6].
  • Para Francia, estudios realizados en 2007 por      el Climate Modeling and Global Change Team del CERFACS/CNRS (European      Center for Research and Advaced Training in Scientific Computing/Centre      National dela       Recherche Scientifique) han mostrado una disminución      significativa de la velocidad del viento en la zona del Mediterráneo [7]

Actualmente, en España, varias instituciones han realizado o están realizando estudios con el objeto de determinar el recurso eólico en España en el presente. Entre estas investigaciones cabría destacar las realizadas por:

  • El IDAE (Instituto parala Diversificación     y Ahorro dela Energía),      ha finalizado en 2011 un estudio del recurso eólico para todo el      territorio nacional dela Península Ibérica; Islas Canarias, Islas      Baleares; Ceuta y Melilla y la zona marítima hasta24 millasnáuticas      desde la línea base. Para realizar este estudio se utilizó la combinación      de modelos de simulación mesoescalares, para reproducir los patrones de      viento a gran escala, junto con modelos microescalares, para incorporar en      los resultados el efecto sobre el viento de las características del      terreno y la topografía [8].
  • La UM(Universidad      de Murcia), ha finalizado en el 2010 el proyecto “Desarrollo de un mapa      eólico nacional adaptado a la minieólica” perteneciente al Proyecto      Singular Estratégico Fomento de la tecnología de pequeña potencia      coordinado por el CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas,      Medioambientales y Tecnológicas). En dicho proyectola UMha desarrollado      herramientas estadísticas que basándose en mediciones reales permita      obtener una estimación del potencial eólico y su incertidumbre asociada      para una localización concreta o un área.
  • El CENER (Centro Nacional de Energías      Renovables) en colaboración conla Universidadde Atenas, ha desarrollado una      metodología para el cálculo de mapas de viento a escala regional a partir      del modelo de mesoescala SKIRON, obteniendo un mapa de recursos eólicos de     la Península       Ibéricay Baleares para el presente con una resolución      de 4,5kmx4,5km. Los resultados obtenidos por simulación fueron validados      utilizando los datos de un conjunto de 50 estaciones meteorológicas      ubicadas a lo largo de toda la geografía nacional [9].

Dentro de la temática de este artículo, para España, cabría destacar la investigación que está realizando el grupo de Física del Clima dela UAH(Universidad de Alcalá de Henares). En la cual se pretende estimar la variación del potencial eólico enla Península Ibéricae Islas Baleares durante la primera mitad del S. XXI, y para lo cual se están utilizando técnicas estadísticas y de clustering [11]. Dicha investigación está encuadrada dentro del proyecto ESCENA, el cual ha sido financiado dentro dela Acción Estratégica“Energía y Cambio Climático” cuyo objetivo es la generación de escenarios de cambio climático sobre España con muy alta resolución, mediante la aplicación de cuatro modelos regionales de clima. En este proyecto participanla UCLM(Universidad de Castillala Mancha),la UC(Universidad de Cantabria),la UM(Universidad de Murcia) yla UAH(Universidad de Alcalá de Henares).

 

[1] A.F. Pereira de Lucena et Al. The vulnerability of wind power to climate change inBrazil. Renewable Energy 2010; 35:904-912.

[2] Gerraud RD, Falvey M. The coastal winds off western subtropicalSouth Americain future climate scenarios. International Journal of Climatology. 2009; 29:543-54.

[3] Brewslow PB, Sailor DJ. Vulnerability of wiind power resources to climate change in the continentalUnited States. Renewable Energy 2002;27:585-98.

[4] SailorDJ, Smith M, Hart M. Climate chage impications for wind power resources in theNorthwest United States. Renewable Energy 2008;2393-406.

[5] Bloom A., Kotroni V., Lagauvardos K. Climate change impact of wind energy availability in theEastern Mediterraneanusing the regional climate model PRECIS. Natural Hazards and Earth System Sciences 2008; 8(6):1249-57.

[6] S.C. Pryor, R.J. Barthelmie, E. Kjellstromr. Analyses of the potential climate change impact on wind energy resources in northernEuropeusing output from a Regional Climate Model. Climate Dynamics 2005; 25:815-35.

[7] Julien Najac, Julien Boé, Laurent Terray A multi-model ensemble approach for assessment of climate change impacto n surface winds inFrance. Climate Dynamics 2009; 32:615-634.

[8] Joan Aymamí, Alejandro García, Oriol Lacave, Llorenç Lledó, Miguel Mayo, Santi Parés de Meteosim Truewind. Análisis del Recurso. Atlas eólico de España. IDAE.

[9] Martín Gastón, Edurne Pascal, Laura Frías, Ignacio Martí, Uxue Irigoyen, Elena Cantero, Sergio Lozano, Yolanda Loureiro Wind resources map of Spain mesoscale. Methodology and validation. Wind Energy Department, National RenewableEnergyCenter(CENER)

[10] Jacob, D.,2001, Anote to the simulation of the annual and inter-annual variability of the water budget over theBaltic Seadrainage basin, Meteorol. Atmos. Phys., 77, 61-73.

[11] G. Gómez, W. Cabos, G. Liguori, S. Lozano. Wind speed evolution study for Iberian Peninsula and Baleares in the XXI century.  MedCLIVAR 2012 Conference.

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15 de junio: Día Mundial de la Energía Eólica

El día 15 de junio se ha celebrado, como todos los años, la cuarta edición del Día Mundial del Viento.

Este día mundial dedicado a la energía eólica está organizado por la European Wind Energy Association (EWEA) y el Global Wind Energy Council (GWEC), quienes coordinan a los diversos países colaboradores. Este evento trata de descubrir a todo el mundo el poder de la energía eólica, planteando actividades para dar a la gente la oportunidad de aprender sobre esta tecnología y sus beneficios, destacando las ventajas que la eólica aporta a ciudades, municipios y al conjunto de la sociedad.

Autora: Rosalía Rodríguez-Universidad Rey Juan Carlos

En España, la Asociación Empresarial Eólica (AEE) ha celebrado el Día Mundial del Viento otorgando el Premio a la Integración de la Eólica 2013 al municipio de Xermade (Lugo). Este municipio ha integrado perfectamente los beneficios de la eólica en el entorno rural mediante la puesta en marcha del parque eólico experimental de Sotavento, que acoge 20.000 visitantes al año y que ha resultado una labor de investigación de primer orden. Mediante el uso de la eólica en municipios rurales, se pretenden lograr mayores repercusiones socioeconómicas, como la creación de empleo, la utilización de las rentas para el desarrollo local, la promoción del turismo ecológico, la sensibilización sobre la necesidad de una mayor sostenibilidad en todas las actividades o cualquier otra iniciativa que responda a una integración de la energía. Además, dicha Asociación ha organizado en el marco de Wind PowerExpo del 24 al 26 de septiembre, y por quinta edición consecutiva, las Jornadas Técnicas de Energía Eólica, cita ineludible de todos los profesionales del sector.

Una vía muy interesante que se encuentra en investigación dentro de la energía eólica es la de las instalaciones eólicas marinas. Estas instalaciones presentan características ventajosas frente a las instalaciones en tierra, entre las que se encuentran:

- El recurso eólico existente en el mar es superior que en las costas próximas.

- Por su propia ubicación mar adentro, el impacto visual y acústico es menor que el de los parques eólicos en tierra, lo que permite un mayor aprovechamiento del recurso eólico existente, con máquinas más grandes y la utilización de geometrías de pala más eficaces. Igualmente, la menor rugosidad superficial en el mar favorece la utilización de menores alturas de torre.

- Supone una mayor creación de empleo en las fases de construcción, montaje y mantenimiento, debido a la mayor complejidad durante la instalación y explotación.

- Posibilidad de integración en complejos marinos mixtos.

Sin embargo, estas instalaciones marinas tienen también importantes desventajas respecto a las terrestres, que están limitando su desarrollo: inexistencia de infraestructuras eléctricas, condiciones ambientales más severas, evaluación del recurso eólico más compleja y cara, y sobre todo, sus mayores gastos de inversión y gastos de explotación, necesitando tecnologías específicas para la construcción y cimentaciones, transporte y montaje en alta mar, tendidos de redes eléctricas submarinas y tareas de operación y mantenimiento.

La potencia unitaria de los aerogeneradores en el mar es superior a la de las turbinas en tierra. Si bien no existe en la actualidad ninguna instalación eólica en el litoral español, es probable que los primeros aerogeneradores localizados en nuestro litoral durante esta década superen los 4 MW, permitiendo un mejor aprovechamiento de los emplazamientos.

La profundidad media de los parques eólicos marinos existentes en el mundo al finalizar 2010 (en su práctica totalidad en los mares del Norte de Europa) resultó inferior a los 20 m aunque se prevé que aumente hasta el año 2020.

 

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Certificación de eficiencia energética de edificios

Autora: Carmen Martos-Universidad Rey Juan Carlos

Fuente: Ministerio de Industria, Energía y Turismo

Desde el pasado 1 de junio, es obligatorio la aplicación del Real Decreto 235/2013 por el que se aprueba el procedimiento básico para la certificación energética de edificios y que deroga y completa el Real Decreto 47/2007 que establecía el procedimiento básico para la certificación energética de edificios de nueva construcción.

Esta nueva disposición, afecta no sólo a los edificios de nueva construcción (que ya se regulaba en el decreto derogado) si no que incluye a los edificios ya construidos.

A partir de esta fecha, la certificación energética de los edificios o parte de los mismos debe estar disponible para compradores o usuarios, siendo el propietario el que está obligado a solicitar y renovar, en su caso, dicha certificación. El objetivo es favorecer aquellos edificios con mayor eficiencia y de esta manera promover las inversiones para mejorar la eficiencia energética de las mismas. Esta norma también obliga a que aquellos edificios o parte de los mismos en los que una autoridad pública ocupe una superficie útil de más de 500 m2 y sea frecuentada por el público, tenga y exhiba la correspondiente etiqueta energética.

El certificado de eficiencia energética debe contener información sobre el procedimiento utilizado para obtener la calificación energética, la normativa de eficiencia energética aplicable en el momento de la construcción, descripción de las características energéticas del edificio, recomendaciones para la mejora de la eficiencia energética del mismo, y la correspondiente etiqueta energética.

Esta etiqueta energética debe incluirse en toda oferta, promoción y publicidad que tenga como objetivo la venta de un edificio o parte del mismo (locales, viviendas, …). En ella se incluyen los datos del edificio, así como la calificación energética obtenida (de la A, más eficiente, a la G, menos eficiente). También se indicarán los consumos medios anuales de energía y las emisiones medias anuales de CO2.

 

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Se celebra la edición nº 21 de la Conferencia Europea de Biomasa

Durante los días 3-6 junio de 2013 se ha celebrado en Copenhague (Dinamarca) la “21st European Biomass Conference and Exhibition-Setting the course for a biobased economy”, como continuación de los eventos que la Comisión Europea auspicia desde el año 1980 para la promoción y el desarrollo industrial de la biomasa.

 Autora: Paloma Manzanares  -Unidad de Biocarburantes- Dpto. de Energía- CIEMAT

 A lo largo de más de 30 años, la European Biomass Conference and Exhibition (EU BC&E) ha combinado un simposio científico de alto nivel con una exposición industrial en el ámbito de la biomasa. Esta conferencia se sitúa en los primeros puestos de los eventos mundiales del sector. Esta edición está apoyada por diversas organizaciones internacionales, tales como, entre otras, la Comisión Europea, la UNESCO, el Ministerio de Asuntos Exteriores de Dinamarca, la DEA (Danish Energy Agency), el WCRE (World Council for Renewable Energy) y la asociación EUBIA (European Biomass Industry Association).

Durante la Conferencia se han discutido temas de interés para los mercados de la biomasa en áreas técnicas y de negocio, que abarcan desde la evolución de recursos hasta el desarrollo de políticas, aprovechando experiencias destacadas en Europa y el mundo. El evento ha tenido como objetivo potenciar un intercambio internacional de experiencias en políticas, investigación y desarrollo, fabricación e instalación, así como llegar a ser un escaparate de las últimas tecnologías. Además, la conferencia ha ampliado su alcance al tema de la bioeconomía, un sector con una estrecha conexión con la bioenergía, donde Dinamarca se ha convertido en un país líder.

El programa científico se ha dividido en cinco grandes áreas temáticas: i) recursos de biomasa, ii) I+D en tecnologías de conversión de biomasa para la producción de calor, electricidad y productos químicos, iii) I+D en procesos para combustibles sólidos, líquidos y gaseosos a partir de biomasa, iv) demostración industrial y conceptos de mercado, v) políticas, mercados y sostenibilidad de biomasa. Se han presentado más de 800 contribuciones divididas entre ponencias de apertura, sesiones orales y sesiones tipo póster.

La Unidad de Biocarburantes de Ciemat, que participa regularmente en las ediciones de este simposio, en esta ocasión ha presentado el trabajo de investigación titulado: “Characterization of oligomers from olive tree pruning by high performance anion exchange chromatography, electrospray-mass spectrometry and enzymatic treatment”. Este trabajo se ha realizado el marco de un proyecto de investigación financiado por el MINECO para el desarrollo de procesos avanzados de fraccionamiento y conversión biológica para la obtención de energía y productos químicos a partir de poda de olivo.

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Producción de grafeno mediante rutas electroquímicas

Las propiedades únicas del grafeno le convierten en un material prometedor en diversos campos, lo que ha llevado por ejemplo a la Unión europea al inicio de un programa de I+D muy ambicioso.1 Estudios recientes de su síntesis mediante diferentes métodos han permitido avanzar en el problema crucial de su agregación, que está inducida por las fuertes interacciones π-π entre capas y por fuerzas tipo van der Waals. El desarrollo de métodos sintéticos de grafeno para aplicaciones a gran escala es otro de los grandes caballos de batalla, y las rutas electroquímicas son unas de las más prometedoras para alcanzar los objetivos deseables.

 Autora: Suheda ISIKLI – IMDEA Energía

La producción sostenible de energía, incluyendo su producción, almacenamiento, gestión y consumo, están siendo objeto de una creciente atención debido al impacto negativo del consumo de combustibles fósiles. De entre todas las tecnologías necesarias para una mayor implementación de las renovables la más crítica es probablemente la de su almacenamiento, ya que las tecnologías actuales no alcanzan los requisitos deseables.

En concreto, las tecnologías electroquímicas como las baterías o los supercondensadores necesitan combinar una mayor densidad de energía y una alta densidad de potencia. Las líneas de investigación más importante para ello buscan mejorar los materiales de electrodo y los electrolitos. Y entre los materiales de electrodo el grafeno es uno de los más prometedores.

El grafeno es una monocapa de carbones sp2 ordenados hexagonalmente. Tiene una alta conductividad eléctrica intrínseca, una excelente conductividad térmica, una alta área superficial específica, una gran transmitancia óptica y una alta dureza mecánica. 2 Sin embargo, las propiedades dependen fuertemente del método de síntesis usado.

Los métodos químicos sintéticos que se han propuesto hasta la actualidad para la producción del grafeno a partir de grafito producen en la mayoría de los casos defectos superficiales que deterioran las propiedades eléctricas del grafeno, además de usar procesos que no son medioambientalmente benignos. Por su parte, los métodos electroquímicos posibilitan una producción potencialmente más rápida, controlable y barata, pero han sido comparativamente poco estudiados des de la primera exfoliación electroquímica del grafito reportada por Liu et al. 3 

En ese primer estudio se usó un método directo y sencillo para producir grafenos a partir de grafito en mezclas de líquido iónico (IL)/agua en las que los radicales hidroxilo y oxígeno producidos por oxidación anódica del agua empiezan la oxidación del grafito en sus escalones, facilitando a su vez la intercalación de aniones procedentes del líquido iónico. La alta constante dieléctrica del IL impide las interacciones de van der Waals entre capas que inducen el agrupamiento de grafenos y dan lugar a grafenos con propiedades eléctricas sin deteriorar.4 Estudios más recientes han obtenido grafeno por exfoliación electroquímica de grafito pirolítico altamente orientado (HOPG) en medio acuoso ácido,5 permitiendo vislumbrar una reducción drástica de costes en estos procesos.

Esquema 1. Ilustración del proceso de exfoliación del graffito en mezclas de líquido iónico y agua.4

El grafeno ya se ha usado como material de electrode en supercondensadores y baterías de ión litio, y ha mostrado una alta capacitancia específica, densidad de potencia y de energía, y larga ciclabilidad, además de una alta conductividad eléctrica,6 lo que le sitúa como un material muy prometedor para el desarrollo de dispositivos de almacenamiento electroquímico de energía de prestaciones mejoradas, por lo que la pregunta a responder en este momento es si se puede desarrollar un método de síntesis del grafeno que pueda escalarse para su aplicación industrial. Considerando las ventajas de la ruta sintética electroquímica es de esperar que reciba una mayor atención en los esfuerzos para responder afirmativamente a esta pregunta.

 

Referencias

1.        http://www.graphene-flagship.eu/GF/index.php

2.        C. Xu, B. Xu, Y. Gu, Z. Xiong, J. Sun, and X. S. Zhao, Energy & Environmental Science, 2013, 1388–1414.

3.        J. C. N. Liu, F. Luo, H.Wu, Y. Liu, C. Zhang, Advanced Functional Materials, 2008, 1518.

4.        J. Lu, J. Yang, J. Wang, A. Lim, S. Wang, and K. P. Loh, ACS Nano, 2009, 3, 2367–2375.

5.        C.-Y. Su, A.-Y. Lu, Y. Xu, F.-R. Chen, A. N. Khlobystov, and L.-J. Li, ACS nano, 2011, 5, 2332–9.

6.        H. Zhang, X. Zhang, X. Sun, D. Zhang, H. Lin, C. Wang, H. Wang, and Y. Ma, ChemSusChem, 2013. DOI: 10.1002/cssc.201200904

 

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Empleo de materias primas alternativas para la obtención de combustibles limpios

Autor: Juan José Espada-URJC

El progresivo agotamiento de los recursos fósiles junto con la creciente preocupación sobre el cambio climático, ha llevado en los últimos años a la búsqueda de combustibles más limpios. En este sentido los biocombustibles pueden ser una alternativa ya que su uso puede contribuir a la reducción de impactos medioambientales relacionados con las emisiones de CO2, aspecto muy importante en el sector del transporte. Dentro de los biocombustibles se pueden distinguir los obtenidos a partir de cultivos tradicionales,siendo los más importantes el biodiesel y el bioetanol. El biodiesel comercializado en la actualidad se obtiene a partir de aceites vegetales de soja, de palma etc.; mientras que las materias primas para obtener bioetanol son principalmente la caña de azúcar y el maíz. Ambos biocombustibles presentan como principal inconveniente su competencia con el mercado alimentario debido a las materias primas de las que se obtienen.

Además, el uso de este tipo de biocombustibles está en entredicho por la masiva deforestación de vastas zonas tropicales debido a la extensión incontrolada de áreas para el cultivo de las materias primas. Por último, existen diferentes estudios donde se cuestiona que el uso de estos biocombustibles reduzca drásticamente las emisiones de CO2 debido a la utilización masiva de maquinaria agrícola y de fertilizantes. Como consecuencia de estos inconvenientes las investigaciones en este campo se centran en la búsqueda de biocombustibles obtenidos a partir de materias primas alternativas que no compitan con el mercado alimentario, y que su obtención sea medioambientalmente favorable.

Existe una gran variedad de materias primas alternativas que potencialmente podrían ser empleadas para la producción de biocombustibles, pudiéndose agrupar en aceites de especies vegetales alternativas (por ejemplo jatropha curcas), aceites de microorganismos (microalgas y hongos), de origen lignocelulósico (paja) e incluso residuos (aceite de fritura). El problema de los aceites vegetales alternativos y de microorganismos es que su transformación en combustibles aptos para la automoción está en estudio, ya que poseen compuestos que, aunque minoritarios, pueden afectar de forma muy notable la calidad final del biocombustible. Las materias primas de origen lignocelulósico son las más abundantes y baratas, pero su compleja composición hace que sea difícil su conversión en combustibles líquidos aptos para su uso. Actualmente existen tres formas de llevar a cabo esa transformación: gasificación, pirolisis y licuefacción. Todas estas tecnologías presentan inconvenientes relacionados fundamentalmente con la eficacia energética y aspectos económicos. Por último las materias primas de origen residual como el aceite de fritura requieren un pretratamiento más o menos severo para obtener una calidad similar a la materia prima virgen. De esta forma se aprovecharía un residuo, lo que hace que su uso como materia prima para obtener biocombustible sea muy favorable desde un punto de vista medioambiental. Sin embargo, el uso de materias primas alternativas a las convencionales para obtener combustibles limpios aptos para su uso implica la modificación de procesos existentes o, en la mayoría de los casos, el desarrollo de nuevos procesos capaces de transformarlas en productos con especificaciones adecuadas y que, además, sean viables desde el punto de vista energético y económico.

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