Archivo de abril, 2016

Estados Unidos apuesta por la aprobación de 5 biocombustibles de base biológica

La Administración Federal de Aviación (FAA) ha aprobado 5 combustibles de aviación alternativos que pueden llegar a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero hasta en un 85% en contraste con los combustibles tradicionales.

Autora: Cristina Álvarez Vaquerizo -Unidad de Biocarburantes- Dpto. de Energía- CIEMAT

Estos biocombustibles aprobados son: Alcohol paraqueroseno parafínico sintético de Jet (ATJ-SPK) creado a partir del isobutanol proveniente de los residuos de cosechas como la de maíz o azúca, Iso-parafinas sintetizadas (SIP) produciendo combustibles de mayor octanaje, esteres de ácidos grasos y de queroseno parafínico sintético (HEFA-SPK) que utiliza grasas y aceites y grasas hidroprocesadas, quereoseno parfínico sintético Fischer-Tropsoh (FT-SPK) y queroseno sintético con aromáticos Fischer-Tropsoh (FT-SKA), ambos a partir de diversas fuentes de biomasas renovables. Los requisitos que deben cumplir todos ellos son que puedan ser utilizados directamente en los motores actuales sin necesidad de transformaciones u otros equipos, el rendimiento sea equivalente a los ofrecidos por los combustibles fósiles y mantengan la seguridad.

Con esta iniciativa la industria de la aviación podrá ayudar al medio ambiente y luchar contra el calentamiento global.

Fuente: www.energiasrenovables.com

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Catalizadores eficientes y económicos para la oxidación de COVs

Autora: Raquel Portela, ICP-CSIC


Los compuestos orgánicos volátiles (COVs, o por sus siglas en inglés VOCs, volatile organic compounds) son dañinos para la salud y el entorno incluso a muy bajas concentraciones, especialmente por su capacidad de producir oxidantes fotoquímicos. Entre las fuentes antropogénicas de COVs más importantes y que están reguladas por normativa se encuentran las actividades que implican el uso de disolventes y de pinturas y barnices. Además de reducir las emisiones mediante el fomento de buenas prácticas y tecnologías menos contaminantes, como se pretende con la medida número 25 del Plan Azul + de la Comunidad de Madrid (2013-2020), es necesario optimizar las tecnologías de eliminación de  COVs de las emisiones que no pueden ser evitadas.

En el caso de bajas concentraciones de contaminante cuya recuperación tiene poco interés en caudales grandes de aire resulta muy costoso tanto retener los COVs mediante métodos no destructivos, como subir la temperatura hasta 700-1200 ºC para conseguir su oxidación térmica. El uso de lechos catalíticos, principalmente basados en metales u óxidos metálicos soportados en sólidos porosos, permite reducir a 250-400 ºC la temperatura requerida para oxidar los COVs con elevadas eficiencias a CO2 y H2O.

La actividad catalítica, la viabilidad económica y el impacto ambiental de los catalizadores son parámetros clave para que puedan ser usados ampliamente en la industria y que dependen en gran medida del método de preparación y del grado conseguido de dispersión y accesibilidad del metal en el soporte.

La preparación convencional de catalizadores sólidos es relativamente compleja y costosa, ya que implican varias etapas de síntesis, que incluyen la obtención del soporte, la incorporación del catalizador y la activación, para las que suelen ser necesarios una serie de tratamientos térmicos1. Recientemente investigadores del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (ICP) del CSIC han propuesto un método basado en la utilización de carbón pre-impregnado (ICP por sus siglas en inglés: impregnated carbon procedure) para fabricar sólidos estructurados funcionalizados muy activos catalíticamente. Este procedimiento reduce al mínimo el consumo de energía y reactivos al llevar a cabo en una sola etapa la dispersión del precursor del metal y su reducción in situ junto con la generación de grandes macroporos2,3. El método consiste en el amasado de una pasta acuosa compuesta por un aglomerante y carbón activado (AC) donde el precursor de la fase activa ha sido pre-impregnado. Además, un óxido metálico puede ser incluido como soporte. La pasta, una vez homogénea, se extruye con la forma final deseada: monolito, pastilla, etc. Este sólido se transforma entonces en un catalizador activo en un único tratamiento térmico en atmósfera pobre en oxígeno. Con la calcinación se consolida la estructura cerámica y se queman las partículas de carbón, con lo que se genera macroporosidad y además se transfiere la fase activa dispersa al soporte final de manera similar a la deposición química de vapor; simultáneamente se produce la reducción del catión metálico, ya sea por acción del carbón directamente o por la del del monóxido de carbono formado.

El grupo de Espectroscopia y Catálisis industrial (SpeICat) del ICP ha desarrollado mediante el método descrito catalizadores sólidos con muy bajo contenido en Pt (0.2% en peso) y alta actividad catalítica para la oxidación de COVs, tal y como se recoge en un artículo reciente4. El aglomerante empleado es sepiolita natural, arcilla accesible y económica que aporta meso/macroporosidad. Este silicato de magnesio se puede combinar con alúmina o titania para mejorar la afinidad del monolito por el precursor metálico empleado, y por tanto la dispersión final. Si se comparan estos materiales con catalizadores de composición equivalente preparados por impregnación húmeda del soporte preconformado las ventajas son múltiples; a la sencillez del método de preparación propuesto se añade que la actividad para oxidación de COVs es claramente favorable, como se observa en la Figura 1. La conversión obtenida por impregnación convencional del soporte de sepiolita (curva negra) o sus mezclas con los óxidos metálicos es muy inferior a la obtenida cuando el carbón pre-impregnado actúa como generador de macroporos, agente dispersante y reductor de la fase activa (método ICP,curva naranja, arriba). Cabe destacar que en el caso de sepiolita sola, cuando se emplea carbón sólo para generar macroporosidad en el soporte, y no para dispersar la fase activa, y se realiza la impregnación convencional a posteriori, la conversión disminuye (curva morada, abajo), porque el metal tiende a agregarse en los poros. Al añadir uno de los óxidos metálicos, con punto de carga cero elevado, y por tanto mayor afinidad por el precursor al pH de impregnación, la conversión del material impregnado a posteriori mejora, pero sigue siendo inferior a la obtenida mediante la pre-impregnación del carbón.

Figura 1. Esquema resumen de la preparación de catalizadores extruidos basados en platino sobre sepiolita, y del efecto que tienen el carbón activado y el método de impregnación en la porosidad, dispersión y actividad oxidativa. La curva negra de actividad, referencia, es la obtenida sin emplear CA. La curva violeta y la micrografía correspondiente (abajo) son las obtenidas cuando se emplea CA en la extrusión pero se impregna el material una vez consolidado; en ausencia de un óxido metálico como soporte la macroporidad favorece la formación de aglomerados. La curva naranja representada sobre su micrografía (arriba) se obtiene pre-impregnando el CA (método ICP), con lo que se simplifica la preparación y se favorece la dispersión. Ver el artículo completo en 4.


Bibliografía:

1.         P. Ávila, M. Montes and E. E. Miró, Chem. Eng. J., 2005, 109, 11-36. http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2005.02.025

2.         J. Blanco, A. L. Petre, M. Yates, M. P. Martin, S. Suarez and J. A. Martin, Advanced Materials, 2006, 18, 1162-1165. http://dx.doi.org/10.1002/adma.200501061

3.         EP1952885A1, 2008.

4.         R. Portela, V. E. García-Sánchez, M. Villarroel, S. B. Rasmussen and P. Ávila, Appl. Catal., A, 2016, 510, 49-56. http://dx.doi.org/10.1016/j.apcata.2015.10.050

 

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Nueva tarea sobre almacenamiento compacto de energía térmica dentro de los programas SHC y ECES de la IEA

Autora: Rocío Bayón, CIEMAT

Entre los días 6 y 8 de abril de 2016 tuvo lugar en la localidad de Graz (Austria) el Workshop para definir la nueva Tarea conjunta entre los Programas SHC (Solar Heating and Cooling) y ECES (Energy Conservation through Energy Storage) de la Agencia Internacional de la Energía  (IEA, International Energy Agency), sobre almacenamiento compacto de energía térmica (Compact Thermal Energy Storage). Esta nueva Tarea conjunta quiere ser una continuación de la anterior (Task42/Annex 29), que comenzó en enero de 2009 y ha terminado oficialmente en diciembre de 2015.

Este tipo de Tareas son unas plataformas de cooperación tecnológica que intentan agrupar a expertos de los diferentes países participantes. Entre los beneficios de esta colaboración internacional de ámbito no solo europeo se encuentran la aceleración del desarrollo tecnológico, la promoción de normas y estándares, la alineación de los programas nacionales de I+D así como  la proyección e intercambio de investigadores.

La Tarea 42/29 en Compact Thermal Energy Storage: Material Development for System Integration” surgió con el objetivo general de desarrollar materiales y sistemas avanzados para el almacenamiento compacto de energía térmica.

El almacenamiento térmico es un componente muy importante para los sistemas de energía renovable ya que, mejorando su eficiencia, se mejorará la de las tecnologías renovables que producen energía térmica. Sin embargo, hasta ahora no se dispone de una tecnología del almacenamiento compacto que sea eficiente desde el punto de vista del coste. Para sistemas con alta fracción solar en las que utilizar agua caliente es caro pues requiere mucho volumen y espacio, las tecnologías alternativas de almacenamiento basadas en materiales de cambio de fase (PCMs) o en materiales termoquímicos (TCMs) están disponibles solo a escala de laboratorio. Por tanto, son necesarios mayor investigación y desarrollo antes de que estas tecnologías se desarrollen como soluciones comerciales. En varias tareas de la Agencia (IEA) se ha concluido que los materiales representan el mayor cuello de botella para encontrar soluciones efectivas al almacenamiento compacto de energía térmica y que son necesarios nuevos materiales de almacenamiento con mayor densidad de almacenamiento efectivo y menor coste.

Por otro lado, en el mundo hay muchos grupos trabajando bien en materiales para almacenamiento térmico o en sus aplicaciones. Sin embargo, estas actividades no están lo suficientemente ligadas y coordinadas. Por tanto, sería muy importante poner de manera conjunta el trabajo que se está realizando sobre materiales y sistemas de almacenamiento compacto.

Partiendo de estas premisas, la Tarea 42/29 tenía como objetivos la identificación y el diseño de materiales avanzados para almacenamiento térmico compacto; el desarrollo de metodologías de ensayo para caracterizar dichos materiales de forma fiable y reproducible; la mejora del funcionamiento, la estabilidad y los costes de los mismos; el desarrollo métodos numéricos para predecir el funcionamiento de los nuevos materiales, la puesta en marcha de nuevos sistemas de almacenamiento que contengan estos materiales avanzados y la comprobación del impacto de los nuevos materiales en las aplicaciones consideradas. Un objetivo importante de esta Tarea ha sido también la de diseminar el conocimiento y la experiencia adquirida en la misma además de crear una red de investigación activa y efectiva en la que investigadores e industria del campo del almacenamiento térmico puedan colaborar.

En cuanto al tipo de materiales esta Tarea estuvo enfocada hacia el estudio de materiales avanzados para almacenamiento el calor latente y termoquímico, excluyendo los que almacenan calor sensible, en términos de propiedades y comportamiento a nivel molecular, a nivel macroscópico y a nivel del sistema de almacenamiento.

En cuanto al tipo de aplicaciones consideradas dentro de la Tarea estaban el almacenamiento solar estacional, la cogeneración, la trigeneración y las bombas de calor, la refrigeración de edificios, la calefacción de distritos, el calor residual de procesos industriales y la energía solar de concentración

Entre los principales logros alcanzados en la Tarea42/29 se encuentra la caracterización de un gran número de materiales de cambio de fase (PCMs) y para almacenamiento termoquímico (TCMs) tanto nuevos como modificados. También se han investigado nuevos métodos de caracterización de los mismos además de desarrollarse un nuevo método normalizado para medidas de calorimetría diferencial de barrido (DSC). Así mismo se han realizado avances en el modelado numérico de materiales y se ha creado una base de datos para materiales de cambio de fase, termoquímicos y de adsorción. Los expertos de la Tarea recomiendan que en futuro deberían involucrarse más expertos en ciencia de materiales y en química tanto orgánica como inorgánica con el fin de reforzar el desarrollo de estos materiales. En general se ha alcanzado un mayor conocimiento de las propiedades de los materiales que mejorará sus posibilidades de desarrollo y proporcionará una base más para su aplicación en los sistemas de almacenamiento térmico. Por otro lado, se ha desarrollado también una herramienta para la evaluación económica de los sistemas de almacenamiento térmico que ha sido validada con almacenamientos convencionales presentes en el mercado y posteriormente aplicada a los sistemas de almacenamiento compacto que se desarrollan dentro de la Tarea.

En cuanto a las principales conclusiones de la Tarea 42/29, cabe destacar las barreras técnicas todavía existentes a nivel de materiales, componentes y sistemas pues tanto los PCMs como los TCMs se encuentran en un estado de desarrollo todavía en fase de I+D. Por tanto, es necesario continuar con la investigación básica y aplicada para entender totalmente los procesos físicos y químicos involucrados en el cambio de fase y los procesos termoquímicos. Esto implica avanzar también en el modelado de materiales y en la simulación de reacciones y procesos tanto a escala molecular como a escala macroscópica, así como avanzar en la operación y el control a nivel de componentes y de procesos.

Así pues, para conseguir un despliegue a nivel comercial seguirá siendo necesario un apoyo a la I+D por parte de los programas nacionales e internacionales ya que el almacenamiento térmico compacto todavía se encuentra en estado de desarrollo. Es necesario también que aumente el apoyo a proyectos de demostración para conseguir una base más sólida que permita desarrollar el gran potencial que tienen los sistemas de almacenamiento compacto.

En este sentido al término de la Tarea 42/29 se estableció la necesidad de crear una nueva Tarea que fuera continuación de la misma igualmente en el marco de los Programas SHC y ECES de la IEA, y que intentara dar respuesta a las barreras identificadas en la Tarea precedente.

Algunos de los retos que se plantean en la nueva Tarea consisten en continuar con el desarrollo y la caracterización de PCMs y TCMs prestando gran atención a su comportamiento a largo plazo en las condiciones de operación del sistema de almacenamiento en el que van a estar integrados. Es este sentido el estudio de los procesos de degradación frente a situaciones de ciclado térmico, así como la definición del tipo de ensayos y las propiedades que determinen dicha degradación serán algunas de las actividades prioritarias.

Referencias bibliográficas y Links relacionados:

[1] M. Rommel, A. Hauer, W. van Helden, IEA SHC Task 42 / ECES Annex 29. Compact Thermal Energy Storage, SHC 2015, International Conference on Solar Heating and Cooling for Buildings and Industry, Istanbul (Turkey), Dec. 2105. (and references therein). To be published as open access in Energy Procedia. Also available in the web sites below.

[2] http://www.iea-shc.org

[3] http://task42.iea-shc.org/

 

Para más información sobre el Programa SHC (www.shc_iea.org)

Representantes Españoles (Ciemat)

            Dr. M. José Jiménez Taboada; (mjose.jimenez@psa.es)

Dr. Ricardo Enríquez Miranda; (ricardo.enriquez@ciemat.es)

Agente Operador, por SHC, de la nueva Tarea sobre Almacenamiento Compacto de Energía Térmica

Wim van Helden

AgentschapNL / Wim van Helden Renewable Heat

wim@wimvanhelden.com

 

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Líquidos iónicos y su aplicación en pilas de combustible

Autores: D. Herranz, P. Ocón. Universidad Autónoma de Madrid

Los líquidos iónicos (IL, por sus siglas en inglés de “Ionic Liquids”) son unos compuestos químicos cuyas características básicas podrían ser resumidas en los siguientes puntos: están compuestos solamente por cationes y aniones, no contienen ningún disolvente molecular y por acuerdo solo se consideran como tales aquellas sales que sean estables en fase líquida a temperaturas inferiores a los 100ºC. El término solía aplicarse también al resto de sales fundidas aunque estuvieran a temperaturas superiores ya que hasta 1992 eran los únicos compuestos conocidos que estaban formados solo por aniones y cationes. 1 El descubrimiento en 1992 de compuestos estables que cumplían los anteriores puntos se debe a Wilkes, Zaworotko, Cooper y O’Sullivan, y a partir de entonces su estudio y posibles aplicaciones han ido creciendo de forma exponencial a la vez que se han ido descubriendo muchos más compuestos de este tipo. Estos pueden ser divididos en siete grandes familias según la estructura catiónica que posean, que puede ser derivada de: tetraalquilamonio, 1,2,3-Trialquilimidazol, alquilpiridinio, dialquilpirrolidina, dialquilpiperidinio, tetraalquilfosfonio o trialquilsulfonio.

Algunas de sus propiedades generales más destacables son su alta conductividad eléctrica, muy baja presión de vapor (y por tanto una volatilidad casi nula), amplio rango de temperatura en el que permanecen estables en fase líquida, alta estabilidad química y su facilidad para conseguir distintas propiedades físico-químicas dependiendo de cómo se sinteticen y qué iones se mezclen.

El hecho de que tengan una presión de vapor tan baja y un marcado carácter iónico y polar, unido a que muchos también son no inflamables hace de estos compuestos unos disolventes o solutos ideales para determinadas condiciones como pueden algunas reacciones orgánicas de síntesis de ciclos de carbono o reacciones aldólicas o la disolución de celulosa y biopolímeros. También se está estudiando su uso para preparación de fluidos magnetoreológicos (los cuales pueden ser controlados por campos magnéticos) y para la mejora de lubricantes y/o su creación únicamente a partir de líquidos iónicos.

Los líquidos iónicos presentan también grandes oportunidades formando materiales híbridos con otros compuestos; un ejemplo es la gelificación de los líquidos iónicos usando polímeros, nanopartículas o nanotubos de carbono o su inserción en otros materiales para dotarlos por ejemplo de mayor conductividad. Aprovechando su alta conductividad y el hecho de estar en fase líquida también los hace muy buenos candidatos para ser usados como electrolitos en reacciones electroquímicas o medios de reacción para la síntesis de otros materiales como la electrodeposición de materiales metálicos o semiconductores o la síntesis de nanopartículas metálicas.

En el campo de las pilas de combustible los líquidos iónicos están siendo usados para poder obtener una alta conductividad iónica a través del electrolito polimérico (la membrana) a altas temperaturas (>100ºC) donde la humedad relativa es muy baja y las membranas comúnmente usadas a menores temperaturas, como la de Nafion, pierden mucha conductividad. Para conseguir esto el líquido iónico tiene que pasar a formar parte de la membrana y quedar retenido en ésta. Algún ejemplo de cómo hacerlo es la preparación de membranas híbridas de líquidos iónicos con Nafion2 o la polimerización de microemulsiones de líquidos iónicos proticos,3 en este último caso se usan las microemulsiones ya que la compatibilidad entre el líquido iónico (en estado natural, no en microemulsiones) con la matriz polimérica no sería buena. Esta compatibilidad es un parámetro importante a considerar que en este caso pudo superarse a través de este método de las microemulsiones. Otra posibilidad interesante es formar un líquido iónico como fase transitoria para, aprovechando sus propiedades de solubilidad, introducir un reactivo en una mezcla en la que originalmente no sería soluble, hacerlo reaccionar en el estado de líquido iónico y posteriormente devolverlo a su estado original pero ya formando parte del producto final como puede ser un electrolito polimérico.4

Estas investigaciones demuestran el potencial de los líquidos iónicos para futuras aplicaciones tanto en otros campos como en el de las pilas de combustible en concreto y justifican el actual interés en estos materiales.

 

Bibliografía

1.        Torimoto, T., Tsuda, T., Okazaki, K. I. & Kuwabata, S. New frontiers in materials science opened by ionic liquids. Adv. Mater. 22, 1196–1221 (2010).

2.        Subianto, S., Mistry, M. K., Choudhury, N. R., Dutta, N. K. & Knott, R. Composite polymer electrolyte containing ionic liquid and functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes for anhydrous PEM applications. ACS Appl. Mater. Interfaces 1, 1173–1182 (2009).

3.        Yan, F. et al. Enhanced proton conduction in polymer electrolyte membranes as synthesized by polymerization of protic ionic liquid-based microemulsions. Chem. Mater. 21, 1480–1484 (2009).

4.        Diao, H. et al. High performance cross-linked poly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid)-based proton exchange membranes for fuel cells. Macromolecules 43, 6398–6405 (2010).

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EUROSUN 2016. 11ª Conferencia Internacional de Energía Solar en la Edificación y la Industria

Autora: Lucía Arribas-Instituto IMDEA Energía

La ciudad de Palma, capital de la isla de Mallorca, acogerá este año a la Undécima Conferencia Eurosun organizada por la Sociedad Internacional de Energía Solar (ISES), en colaboración con la Asociación Española de Energía Solar (AEDES) y la Universidad de las Islas Baleares, durante los días 11 al 14 de octubre. Se trata del encuentro internacional de energía solar en la edificación y la industria. La cita contará con la intervención de expertos en el sector, tanto de investigación como de industria, que mostrarán el estado actual de la tecnología, sus aplicaciones y legislación, los avances y perspectivas.

Los temas que se trataran se enmarcan en:

  1. Arquitectura solar y edificios de energía cero
  2. Calor solar para procesos industriales
  3. Almacenamiento térmico
  4. Sistemas solares térmicos: agua caliente sanitaria, calefacción y refrigeración
  5. Calefacción y refrigeración urbana asistida por energía solar y aplicaciones de gran escala
  6. Pruebas y certificaciones
  7. Colectores solares térmicos y componentes del circuito solar
  8. Sistemas fotovoltaicos (PV) y fotovoltaicos + térmicos  (PVT) para edificios e industria
  9. Recurso solar y meteorología de la energía
  10. Educación solar
  11. Estrategias y políticas de energía renovable

Para participar en el congreso se pueden presentar artículos científicos que describan un trabajo original y no publicado enmarcado en alguno de los temas enumerados. El resumen de dicho artículo puede enviarse hasta el 24 de abril (ampliado periodo inicial que finalizaba el 7 de abril). La notificación de aceptación se comunicará en junio y el 27 de septiembre finaliza el plazo para la presentación del artículo completo.

Más información:

  1. http://www.eurosun2016.org/
  2. https://ises.org/

 

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Optimizando el concepto de biorrefinería

Autores:  Esperanza Montero y Diego Iribarren-Instituto IMDEA Energía

El creciente interés social por los problemas energéticos y ambientales que acucian a la población mundial ha impulsado la investigación en nuevos procesos sostenibles para satisfacer las necesidades eléctricas, térmicas y de transporte. A pesar de los esfuerzos realizados hasta la fecha, los combustibles fósiles siguen siendo insustituibles en el mercado, con el petróleo acaparando más de un 30% del consumo energético mundial en 2014. Aunque cabría esperar que el consumo futuro de combustibles fósiles disminuyera como consecuencia de factores como el cambio climático y la seguridad de suministro, en la actualidad se observa una situación difusa propiciada por la caída del precio del barril de petróleo, hecho que se espera sea tan solo un paréntesis en el camino hacia la situación esperada como respuesta a las políticas orientadas al desarrollo sostenible y la externalización de costes.

Entre el conjunto de soluciones planteadas para afrontar estos problemas, se destaca aquí la utilización de biomasa lignocelulósica (residual o procedente de cultivos energéticos) con fines energéticos. Así, el concepto “biorrefinería” trata  de mitigar las emisiones contaminantes a la atmósfera, mejorar la seguridad de suministro y promover el desarrollo económico de las zonas rurales. Este concepto se centra en la generación de combustibles líquidos, productos químicos y materiales mediante distintas vías de transformación de la biomasa, persiguiendo además la autosuficiencia en cuanto a la satisfacción interna de los requerimientos térmicos y eléctricos de los procesos implicados. Como se observa en la figura, existen distintas vías de conversión de la biomasa en los productos de interés. Entre las rutas de transformación más importantes se incluyen procesos de descomposición térmica de la materia prima como la pirólisis y procesos biológicos por acción de microorganismos o enzimas como la fermentación. Además, los subproductos generados pueden ser susceptibles de aprovechamiento como materia prima en otros procesos en los que se obtengan productos de alto valor añadido.

En la Unidad de Análisis de Sistemas del Instituto IMDEA Energía se está trabajando en el diseño, simulación y análisis integral de una biorrefinería versátil que opere en función de la demanda del mercado y que mejore la competitividad de la misma respecto a otros sistemas convencionales. En este marco, y dentro del programa de investigación ResToEne-2-CM (S2013/MAE2882), se aborda, por ejemplo, la simulación y análisis tecnoeconómico y ambiental de procesos termoquímicos mediante pirólisis catalítica de biomasa lignocelulósica. Se espera que estos avances en el campo de análisis de sistemas contribuyan significativamente a acercar el concepto de biorrefinería a una implementación efectiva que favorezca la sostenibilidad del sistema energético futuro.  

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ESPAÑA TAMBIÉN APUESTA POR LAS BIORREFINERÍAS BASADAS EN ALGAS: EJEMPLO DE PROYECTO: CO2ALGAEFIX

Autor: José Antonio Calles (URJC)

Un proyecto español, financiado por el programa LIFE+ de la Unión Europea, ejemplo de investigación aplicada a la sostenibilidad energética de un país como el nuestro, con mucho SOL. El proyecto se denomina CO2AlgaeFix y acaba de finalizar, aunque sus promotores anuncian que lo mantendrán más allá del programa de la financiación de la Unión Europea. Según la Agencia Andaluza de la Energía, uno de los socios del consorcio de CO2AlgaeFix, su continuidad “contribuirá al desarrollo del concepto de biorrefinería, aspecto de orden prioritario en Andalucía”, que comprende la obtención de diferentes productos de elevado valor añadido, (nutracéticos, energía, alimentos, materiales, servicios, …). Además, supondrá la instalación de “el mayor fotobiorreactor tubular del mundo hasta ahora construido, de 85.000 litros de capacidad”. Para la Agencia Andaluza de la Energía, “la construcción y operación de la planta ha supuesto un hito a nivel mundial, por sus dimensiones, por las técnicas de cultivo aplicadas y por los objetivos técnico-científicos perseguidos, entre los que se encuentran conseguir una producción de 100 toneladas de biomasa por hectárea y año, equivalente a la captación de 200 toneladas de CO2 por hectárea y año”.

El proyecto comenzó en el año 2011, con un presupuesto de 3.000.000 €, confinanciados por la UE (50%) y finalizó a finales 2014. Su desarrollo ha estado liderado por AlgaEnergy, compañía de base tecnológica en la que participa Iberdrola, y ha contado con el respaldo de un consorcio en el que se integra la misma multinacional energética, la empresa Exeleria (Grupo Everis), las universidades de Almería y Sevilla, la Agencia Andaluza de la Energía y la asociación Madrid Biocluster.

El objetivo principal del proyecto era fijar y capturar CO2 procedente de plantas de generación eléctrica mediante el cultivo de microalgas. Para ello se desarrolló un prototipo de biorreactor vertical plano (conocido como jaula-bolsa) que optimiza la eficiencia de captación de CO2 para su transformación en biomasa y energía.

El proyecto se desarrolla en las instalaciones de la Estación Experimental de las Palmerillas (CAJAMAR), construyendo una planta de producción que utiliza en reactores tubulares cerrados, con una superficie útil de 400 m2. El escalado de los reactores verticales fue uno de los aspectos más complicados del proyecto, en cuanto a consumo y requerimiento de materiales, pero aun así se desarrolló un reactor con un volumen de poco más de 1,5 m, suficiente como para ser considerado de escala demostrativa. Los resultados obtenidos han sido similares a los de los reactores diseñados a escala piloto y de laboratorio (volumen de cultivo de 300 litros). La capacidad de producción de la planta está en torno a los 100.000 kg/año de biomasa (microalgas). Estos recursos son de interés para sectores tales como acuicultura, cosmética, salud y alimentación humana o animal y como fertilizante agrícola.

El carbono (en forma de CO2) es un nutriente imprescindible para el desarrollo de las microalgas. Se ha podido comprobar que algunas especies de microalgas toleran los gases de combustión como fuente de este elemento y es lo que se ha desarrollado en el proyecto. Los datos de emisiones de CO2 a la atmósfera de la instalación de ciclo combinado de Arcos para obtener energía eléctrica, donde se ubica el proyecto, garantizan la disponibilidad de elemento.

La responsable de la CE de la supervisión del desarrollo del proyecto, Filipa Ferrao, confirmó “la importancia de todo el conocimiento y valiosas experiencias adquiridas a lo largo de cuatro años de desarrollo del proyecto”. Además, la Agencia Andaluza de la Energía recuerda que la planta “ha sido la primera instalación mundial a escala preindustrial que ha implementado diversas técnicas de cultivo, reactores tubulares, reactores verticales planos y reactores raceways utilizando gases de combustión industriales como fuente de carbono”.

El éxito del proyecto ha sido tal, que aunque ha finalizado y ya no dispone de financiación europea, sigue adelante. La misma agencia recientemente comunicó que “a partir de la valiosa experiencia adquirida, la planta seguirá evolucionando y aumentando de escala hasta superar incluso la extensión inicial de una hectárea, corrigiendo desviaciones, así como implementando mejoras adicionales que permitan lograr el objetivo inicial de disponer de una instalación de cultivo masivo de microalgas asociada a una central de ciclo combinado”. De esta forma, se va a proceder a instalar “el fotobiorreactor tubular más grande en el  mundo hasta la fecha, con 85.000 litros de capacidad de cultivo, cuyos lazos tienen un desarrollo de cerca de 40 kilómetros de tubos de vidrio especial, la mejor evidencia del estado de la tecnología en estos momentos”.

Aparte de los sistemas de cultivo, desde el consorcio se menciona la importancia de la elección de la microalga a cultivar, ya que “debe reunir ciertas propiedades, como altas tasas de crecimiento, mínimos requerimientos nutritivos, resistencia a condiciones climatológicas adversas y robustez frente a contaminaciones”, entre otras.

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Sistema de Hidrógeno alimentado con energía solar en una estación de trenes en Kawasaki

Autora: Gisela Orcajo Rincón

Grupo de Ingeniería Química y Ambiental. Universidad Rey Juan Carlos

 

TOKYO — La Corporación Toshiba ha declarado que recibió el encargo de un sistema H2One de suministro de energía autónomo basado en hidrógeno por parte de La empresa East Japan Railway Co (JR East).

Este sistema se instalará en la estación de Musashimizonokuchi en la Linea JR Nanbu en la ciudad de Kawasaki y estará operativo en la primavera de 2017.

Este sistema de cero emisiones de CO2 utilizará energía renovable e hidrógeno mediante el uso de un sistema de gestión de energía H2One desarrollado por Toshiba, que puede suministrar electricidad de forma estable. Específicamente, consiste en un sistema de generación de electricidad solar, baterías de almacenamiento, equipos de producción de hidrógeno, tanques de almacenamiento de hidrógeno y pilas de combustible de hidrógeno puro.

Los paneles solares instalados en los techos de los trenes generan electricidad, que se utiliza para producir posteriormente hidrógeno. Ese hidrógeno es almacenado en el tanque y, en el momento de un desastre natural, por ejemplo un terremoto, es utilizado para generar electricidad con las pilas de combustible, suficiente para abastecer a la estación de trenes. En situación normal, el sistema puede abastecer electricidad y controlar de una forma óptima la cantidad de hidrógeno producido, la electricidad almacenada y generada, etc. 

JR East y la ciudad de Kawasaki se han comprometido en la utilización de la energía del hidrógeno para tener una “Eco Sute” – estación de trenes que introducen tecnologías de protección medioambiental como aquellas referidas al ahorro energético y  energías renovables.

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