Archivo de septiembre, 2016

Nuevo impulso para el desarrollo de la tecnología del hidrógeno como combustible en España

Aunque en diversas ciudades de España se puede ver algún vehículo impulsado por hidrógeno, el fomento del uso de este tipo de vehículos en la sociedad pasa necesariamente (y entre otras cosas) por el desarrollo paralelo de una infraestructura de estaciones de servicio que puedan surtir hidrógeno. En este sentido, se ha puesto en marcha el proyecto H2PiyP, que creará un corredor de hidrógeno entre España, Francia y Andorra.

Autor: [Arturo J. Vizcaíno – Universidad Rey Juan Carlos]

El proyecto H2PiyR, “Corredor de Hidrógeno para la región Pirenaica”, está incluido en el programa europeo de cooperación POCTEFA 2014-2020 y dispondrá de un presupuesto total de 3,9 millones de euros, de los que 2,4 millones provienen del FEDER a través del mencionado programa.

El proyecto consiste en el desarrollo de un corredor transfronterizo de estaciones de repostaje para vehículos de hidrógeno (hidrogeneras) que conecte España, Andorra y Francia, logrando así la conexión con los países del centro y norte de Europa donde la movilidad sostenible con hidrógeno ha despegado y es una realidad. Para ello, se construirán 6 hidrogeneras, que generarán hidrógeno limpio de energías renovables, situadas estratégicamente en Zaragoza, Huesca, Fraga, Tarragona, Andorra y Pamiers. A ellas se añadirán las ya construidas en Huesca (Parque Tecnológico Walqa) y Zaragoza (Valdespartera), así como 2 que se están construyendo en Rodez y Albi, situadas al sur de Francia. Se completará así un corredor con un total de10 hidrogeneras que cubrirán un área aproximada de 500 kilómetros para vehículos basados en pila de combustible.

Entre los objetivos que persigue el proyecto, destacan: crear una red de movilidad con hidrógeno entre los distintos países de la Unión Europea, reducir las emisiones asociadas a los vehículos tradicionales, impulsar las economías locales, crear oportunidades de negocio (en especial para las PYMEs) y fomentar la innovación en tecnologías del hidrógeno en todas las áreas del conocimiento necesarias para implementar el corredor.

El pasado 12 de septiembre de 2016 tuvo lugar la reunión de lanzamiento del H2PiyR en la sede de la Fundación para el Desarrollo de Nuevas Tecnologías del Hidrógeno en Aragón, quien coordinará el proyecto durante los próximos tres años. Es de esperar que H2PiyR se convierta en un banco de ensayos a escala real para la demostración de las ventajas del uso del hidrógeno y los vehículos de pila de combustible.

Fuentes:

https://www.poctefa.eu/eje-1/

http://hidrogenoaragon.org/

 

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Jornada científica sobre el Almacenamiento de energía térmica para aplicaciones solares

El pasado 14 de Septiembre, la sede del instituto IMDEA Energía albergó la jornada técnica “Thermal Storage for Solar Thermal Concentrating Plants” que contó con la participación de casi 70 representantes de los principales centros de investigación y empresas del sector energético. La jornada se enmarcó dentro de las actividades de investigación que se están desarrollando en el proyecto europeo STAGE-STE (Scientific and Technological Alliance for Guaranteeing the European Excellence in Concentrating Solar Thermal Energy) y el proyecto regional ALCCONES (Almacenamiento y Conversión de la Energía Solar Térmica de Concentración).

[Autor: Miguel A. Reyes-Instituto IMDEA Energía]

Durante la jornada se reflejó el gran esfuerzo que están realizando los centros de investigación en el desarrollo y mejora de los sistemas de almacenamiento térmico para las aplicaciones termosolares. Poniéndose de manifiesto las ventajas y el potencial de la energía termosolar de concentración frente a otros recursos energéticos renovables, debido a la posibilidad de almacenamiento de grandes cantidades de energía de una forma eficiente y a un coste competitivo. Dichos sistemas de almacenamiento dotan a la energía solar de concentración de una gran flexibilidad frente a otros métodos de producción. Por ejemplo permiten un mejor ajuste entre la energía demandada por la red y la producida por la planta al permitir almacenar energía térmica durante periodos de baja demanda para transformarla en electricidad cuando es requerida por la red. También permite operar a la planta en condiciones más estables de funcionamiento y de mayor rendimiento al amortiguar mediante el almacenamiento posibles efectos transitorios (como por ejemplo el paso de nubes). Igualmente permite desplazar la producción de electricidad hacia las horas de mayor precio de venta utilizando la energía almacenada térmicamente.

La investigación y mejoras en los sistemas de almacenamiento presentados durante la jornada científica permitirán el mejor aprovechamiento del recurso solar logrando un abaratamiento en los costes de producción de la energía eléctrica.

Web de la jornada: http://www.energia.imdea.org/eventos/2016/jornada-almacenamiento-termico-centrales-termosolares

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BioForEver, nuevo proyecto de demostración para la obtención de bioproductos a partir de biomasa lignocelulósica

BioForEver, acrónimo del proyecto BIO-based Products from FORestry via Economically Viable European Routes, es uno de los últimos en contar con el respaldo económico del consorcio Bio Based Industries Joint Undertaking (BBI JU), creado a partir del programa Horizonte 2020 de impulso a la investigación y la innovación de la Unión Europea. Quince empresas buscan desarrollar un modelo de biorrefinería a partir de biomasa leñosa para la posterior fabricación de, entre otros, butanol, etanol y plásticos.

[Autor: Jose Miguel Oliva -Unidad de Biocarburantes- Dpto. de Energía- CIEMAT]

El consorcio está liderado por DSM, multinacional holandesa de base científica que participa junto con Poet en una de las primeras plantas comerciales de etanol lignocelulósico.

En un comunicado conjunto de las quince empresas que forman el consorcio se expone el principal objetivo de BioForEver: “demostrar la viabilidad de varias cadenas nuevas de valor para transformar materias primas lignocelulósicas en productos químicos a escala industrial, como butanol, etanol y ácido 2-5-furandicarboxilico (FDCA)”. Este último compuesto serviría para fabricar plásticos equivalentes a los actuales PET (polietileno tereftalato). Sus promotores advierten que este proyecto de demostración tendrá muy en cuenta la viabilidad comercial del uso final de estos productos.

Según se afirma en el comunicado “Una de las características que diferencia este proyecto de biorrefinería de otros es que analiza el proceso de transformación desde el comienzo hasta el final de diferentes cadenas de valor, de manera integral”. Igualmente se afirma que “Las biorrefinerías deben ser un componente, entre otros, de la bioeconomía, no un elemento aislado en el que no se sabe de partida dónde van a acabar los productos elaborados”.

El consorcio muestra su optimismo sobre la posibilidad de alcanzar nuevos procesos químicos que sean plenamente competitivos frente a otros derivados del petróleo (energía) y los azúcares (alimentación).

BioForEver acaba de dar sus primeros pasos y tendrá una duración de tres años. El presupuesto total es de 16,2 millones de euros, de los cuales el consorcio europeo público/privado BBI creado dentro del programa Horizonte 2020 contribuye con diez millones. La intención es que este tipo de biorrefinerías se asienten en importantes centros logísticos europeos como el puerto de Rótterdam.

El proyecto está abierto no solo a biomasa leñosa, sino a otras derivadas de residuos agrícolas y cultivos energéticos. Es el caso del bagazo procedente de la variedad de caña de azúcar (EUnergyCane) con la que trabaja Alkol Biotech.

Fuentes: http://www.energias-renovables.com. http://www.dsm.com

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Transformación directa de lignocelulosa en alcanos líquidos

[Autor: J.L.G. Fierro, Instituto de Catálisis y Petroleoquímica, CSIC, Cantoblanco, 28049  Madrid]

La conversión de biomasa lignocelulósica renovable en combustibles líquidos resulta particularmente atractiva aunque representa un verdadero reto debido a su complejidad química y extrema estabilidad química. En un estudio muy reciente titulado “Direct hydrodeoxygenation of raw woody biomass into liquid alkanes”, Nature Communications 7 (2016) doi: 10.1038/ncomms11162, se ha puesto de manifiesto que puede realizarse la hidrodesoxigenación de biomasa en alcanos líquidos con un rendimiento másico hasta 28.1% utilizando un catalizador multifuncional Pt/NbOPO4 en suspensión en ciclohexano. Este catalizador permite la conversión simultánea de fracciones de celulosa, hemicelulosa y lignina en hexano, pentano y alquilciclohexanos, respectivamente, sin ningún pretratamiento previo de la biomasa de partida.

Se estima que el consumo de los combustibles de transporte va a aumentar notablemente a lo largo de las próximas décadas, con el consiguiente deterioro ambiental asociado.  Ante tal situación, se necesitan alternativas de producción que vengan a cubrir este incremento de demanda, difícil de satisfacer mediante el crudo convencional.  A lo largo de los últimos años se han explorado con éxito varios procesos de producción basados en biomasa renovable. Los componentes principales de la biomasa son: (i)  lignocelulosa, un polímero lineal de D-glucopiranosa conectada por enlaces β-1,4-glycosidicos, es el componente principal de la biomasa (40-50%), (ii), hemicelulosa , es un heteropolímero de varios monómeros de azúcares (16-33%); y (iii), lignina, es un polímero complejo con monómeros de alcoholes cumaril, coniferil y sinapil fuertemente entrecruzados en la estructura (15-30%).  Como consecuencia de la complejidad estructural de la biomasa lignocelulósica y su resistencia química a la transformación, la eficiencia energética y el coste efectivo de producción de combustible líquidos constituyen uno de los retos más grandes de la tecnología.

Hasta la fecha se han seguido dos estrategias para abordar este proceso: (i) la separación de la lignocelulosa en azúcares aislados y lignina seguido de un procesado hidrolítico, bien químico o biológico, y (ii) tratamiento termoquímico de la lignocelulosa para producir intermedios tales como bio-aceites  (pirolisis) o gas de síntesis (gasificación), acoplados a etapas de purificación catalítica. Los procesos termoquímicos presentan la ventaja  de conversión completa pero resultan usualmente no selectivos, por otra parte, los bio-aceites o el gas de síntesis tienen que purificarse antes del proceso de utilización final. Si bien la tecnología basada en la hidrólisis ofrece producción selectiva  de combustibles líquidos, requiere varios procesos acoplados en serie con el consiguiente aumento del consumo energético. Además, la lignina originada en la hidrólisis de la lignocelulosa se quema como un combustible de escaso valor.

Aún con las dificultades mencionadas, se han puesto en marcha estrategias alternativas selectivas y eficientes para convertir el sustrato lignocelulósico en combustibles líquidos. La conversión directa de lignocelulosa en alcoholes y fenoles se ha realizado recientemente. Sin embargo, la producción directa de hidrocarburos (eliminación total de oxígeno) se consigue básicamente en la actualidad a partir de componentes separados de la lignina o la celulosa. Por ejemplo, se ha reportado un proceso en dos etapas  (pretratamiento químico e hidrogenolisis/hidrogenación) de conversión de lignina en alcanos y metanol. A nivel industrial, las empresas Shell/GTI  y Virent Energy System han establecido las tecnologías de transformación de azúcares en combustibles líquidos. La tecnología Shell se basa en un proceso termoquímico en el que el precursor reacciona a temperatura relativamente elevada (350–540 °C). En cambio, el proceso Virent convierte los compuestos oxigenados solubles en agua en hidrocarburos C4+, alcoholes y cetonas en fase acuosa o en fase de vapor. Esto se consigue mediante reformado de compuestos oxigenados solubles en agua, seguido de condensación y desoxigenación. Más recientemente se ha utilizado un sistema de tres catalizadores que convierten el material celulósico en alcanos líquidos.

Muy recientemente, un equipo multidisciplinar liderado por el Dr. Q. Xia del Research Institute of Industrial Catalysis, Shanghai (China), con la colaboración del STFC Rutherford Appleton Laboratory, Oxfordshire (UK) y la School of Chemistry, University of Nottingham, Nottingham (UK) realizó el estudio “Direct hydrodeoxygenation of raw woody biomass into liquid alkanes”, Nature Communications 7 (2016) doi: 10.1038/ncomms11162. En este trabajo se utilizó un catalizador  Pt/NbOPO4 multifuncional que convierte directamente la biomasa lignocelulósica en alcanos líquidos con rendimiento elevado. El proceso que se realiza en una sola fase (ciclohexano),  convierte fracciones de celulosa, hemicelulosa y lignina en hexano, pentano y alquilciclohexanos, respectivamente (Figura 1), lo que representa la conversión directa de lignocelulosa en alcanos líquidos bajo condiciones suaves de reacción y un solo catalizador. Además, este proceso no requiere ningún pretratamiento químico de la biomasa de partida, lo que conlleva un ahorro energético importante comparado con las tecnologías termoquímicas e hidrolíticas existentes.

 

 

 Figura 1. La biomasa puede convertirse directamente en alcanos líquidos sobre un catalizador de Pt/MbOPO4 en suspensión en ciclohexano. Las fracciones de celulosa, hemicelulosa y lignina producen respectivamente hexanos, pentanos y alquilciclohexanos.

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Combustibles solares: una alternativa a los combustibles fosiles

Autores: Esther Rojas y Alfonso Vidal-CIEMAT

Aunque las formas más inmediatas de aprovechar la radiación solar serían la producción de electricidad y la calefacción, sin embargo, hay otras formas de uso de la radiación solar más innovadoras como son los combustibles producidos directamente a través de la luz del sol.

En la actualidad, la mayoría de los combustibles para el transporte, la generación de electricidad, y  otras materias primas para la industria se producen a partir de carbón, petróleo o gas natural. Pero una ruta alternativa para la producción de combustibles líquidos y gaseosos podría ser el uso de tecnologías que aprovechan la luz solar.

La energía solar puede ser capturada y almacenada directamente en los enlaces químicos de un material, o “combustible”, y luego ser usada cuando sea necesario. Estos combustibles químicos se denominan combustibles solares.

El término «combustible» se utiliza en un sentido amplio: se refiere no sólo a los combustibles para el transporte y la generación de electricidad, sino también a materias primas utilizadas en la industria. Este concepto de producir combustibles utilizando la radiación solar no es nuevo, dado que es la base de la fotosíntesis, en donde se utiliza la luz solar para convertir el agua y dióxido de carbono en oxígeno y azúcares u otros materiales que pueden considerarse como combustibles para las plantas.

Durante más de medio siglo, los científicos han buscado la posibilidad de producir estos combustibles solares en el laboratorio. Hay tres posibles vías:

 • la fotosíntesis artificial en el que los sistemas hechos por seres humanos imitan el proceso natural;

• Fotosíntesis naturales;

 y • procesos termoquímicos.

En los últimos diez años la producción de combustibles solares a gran escala ha sido un área de intensa actividad de investigación, y actualmente está atrayendo interés comercial. Se han hecho progresos significativos en la producción de dos tipos muy importantes de combustibles: Por un lado, el hidrógeno, que puede ser producido por disociación del agua usando radiación solar y que se puede utilizar como combustible para el transporte y como materia prima para la industria. Y por otro, los combustibles a base de carbono, como el metano o el monóxido de carbono que pueden ser obtenidos por reducción de CO2 utilizando la radiación solar como fuente de energía. Estos productos son materias primas clave para la fabricación de una amplia gama de productos industriales, incluyendo fertilizantes, productos farmacéuticos, plásticos y combustibles líquidos sintéticos.

A nivel internacional, hay una tendencia creciente a grandes programas dedicados a la investigación e innovación en producción de combustibles solares, algunos de ellos como JCAP dedicados a la producción de combustibles por fotosíntesis artificial están alcanzando gran renombre.  El objetivo final de JCAP (Joint Center for Artificial Photosynthesis), centro de innovación auspiciado por al DOE Energía, es desarrollar y en última instancia, permitir el despliegue en escala de una tecnología de la fotosíntesis artificial que producirá directamente combustibles a partir de luz solar.

Sin embargo, dado que la investigación del programa ALCONES se centra en tecnologías basadas en procesos termoquímicos, merece la pena citar algunas iniciáticas a nivel internacional en este campo. La unión Europea a través del  FCH_JU (http://www.fch.europa.eu/), asociación público-privada de apoyo a la investigación, está estableciendo estrategias para potenciar la I+D en este campo de gran importancia futura.  Cabe destacar, el papel de, Suiza, que lidera la investigación en este área, con programas diversos (http://www.prec.ethz.ch/research/solar-fuels/solarfuels.html) para la producción de combustibles solares.

Estados Unidos, a través del programa STCH (solar thermochemical hydrogen production) financiado por el DOE un programa con el objetivo de desarrollar tecnologías para producir bajo coste (~3 USD/ kg) a partir de energía solar cuyo objetivo principal estaba dirigido al desarrollo de ciclos termoquimicos por su potencial de eficiencia. En este programa participan centros como SNL (Sandia National Laboratories), University of Colorado, University of Minnesota, Caluifornia Institute of Tehcnbology (Caltech), Argonne National Laboratory y General Atomics.  A principios del 2007, el programa de STC cambió su enfoque y comenzó nuevas vías de investigación para producir combustibles de hidrocarburos líquidos en lugar de H2  a través del programa S2P (Sunshine to petrol) http://energy.sandia.gov/energy/renewable-energy/solar-energy/sunshine-to-petrol/. Finalmente, Australia, a través de la iniciativa ASTRI (Solar Thermal Research Initiative, programa de investigación auspiciado por Gobierno Australiano, a través de la Agencia de Energía Renovable de Australia (ARENA), y en estrecha colaboración con varios Centros de Investigación de otros países tiene por objeto demostrar la producción de combustibles líquidos para incrementar la aportación de las CST y disminuir los gases de efecto invernadero de Australia (http://www.astri.org.au/).

Estas iniciativas representan un paso importante sobre el importante potencial de producción de combustibles a partir de la luz solar. Cada vez hay más impulso en la comunidad científica global para el desarrollo de estas tecnologías que harán que los combustibles producidos por radiación solar limiten el impacto de los combustibles fósiles en nuestro planeta.

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