{"id":131411,"date":"2011-12-02T16:11:03","date_gmt":"2011-12-02T15:11:03","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=131411"},"modified":"2011-12-02T16:11:03","modified_gmt":"2011-12-02T15:11:03","slug":"produccion-solar-de-combustibles-liquidos-a-partir-de-la-descomposicion-de-co2-y-h2o-a-alta-temperatura","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2011\/12\/02\/131411","title":{"rendered":"Producci\u00f3n solar de combustibles l\u00edquidos a partir de la descomposici\u00f3n de CO2 y H2O a alta temperatura."},"content":{"rendered":"

El empleo de energ\u00eda solar de concentraci\u00f3n para la producci\u00f3n el\u00e9ctrica se postula como una opci\u00f3n tecnol\u00f3gica cada vez m\u00e1s importante en el panorama energ\u00e9tico actual. Si adem\u00e1s a partir de esta fuente renovable pueden obtenerse combustibles l\u00edquidos, como la gasolina o el diesel, nos encontrar\u00edamos ante una alternativa sostenible que podr\u00eda ser capaz de sustituir a los combustibles convencionales, e incorporarse al sector del transporte, sin tener que llevar a cabo modificaciones en los motores actuales.<\/em><\/p>\n

Autores: [Alicia Bay\u00f3n Sandoval y Juan M. Coronado \u2013 IMDEA Energ\u00eda]<\/strong><\/p>\n

La transformaci\u00f3n de la energ\u00eda solar concentrada en combustibles puede llevarse a cabo mediante los ciclos termoqu\u00edmicos. Estos procesos consisten en el almacenamiento de la energ\u00eda solar mediante el empleo de reacciones qu\u00edmicas sucesivas y complementarias que tienen lugar en un ciclo cerrado. Si del empleo de estas reacciones qu\u00edmicas se obtiene como producto un combustible, deben entrar en juego las especies qu\u00edmicas derivadas de la combusti\u00f3n de estos productos para poder cerrar el ciclo.<\/p>\n

A partir de este concepto surge la producci\u00f3n de gas de s\u00edntesis (o \u201csyngas\u201d) descomponiendo simult\u00e1neamente agua y di\u00f3xido de carbono a alta temperatura. Este gas se trata de una mezcla de H2<\/sub> y CO la cual puede ser transformada a hidrocarburos (como la gasolina) que pueden a su vez ser empleados en los motores de combusti\u00f3n interna produciendo de nuevo CO2<\/sub> y H2<\/sub>O en el proceso de combusti\u00f3n. La Figura 1 muestra esquem\u00e1ticamente este proceso:<\/p>\n

\u00a0\"\"<\/p>\n

Figura 1: Esquema del global proceso de producci\u00f3n de hidrocarburos a partir de energ\u00eda solar concentrada y su posterior aprovechamiento energ\u00e9tico por combusti\u00f3n.<\/p>\n

\u00a0Como se observa en la Figura 1 el primer paso a llevar a cabo es el de la producci\u00f3n de gas de s\u00edntesis a partir de CO2<\/sub> y H2<\/sub>O (Reacciones 2 y 3) realiz\u00e1ndose el almacenamiento de la energ\u00eda solar los compuestos qu\u00edmicos. Este paso requiere del empleo de un \u00f3xido met\u00e1lico el cual en su estado m\u00e1s reducido es capaz de descomponer ambos reactivos, gener\u00e1ndose la mezcla de H2<\/sub> y CO en la proporci\u00f3n que m\u00e1s adecuada para la posterior s\u00edntesis de combustibles l\u00edquidos. El metal una vez es empleado en la reacci\u00f3n debe regenerarse mediante su reducci\u00f3n como se observa en la Reacci\u00f3n 1:<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 MO2<\/sub> \u00e0 MO2-\u03b4<\/sub> + \u00a0O2 <\/sub>(g) \u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Reacci\u00f3n 1<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 \u03b4H2<\/sub>O + MO2-\u03b4<\/sub> \u00e0 \u03b4H2<\/sub> (g)+ MO2 \u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 <\/sub>Reacci\u00f3n 2<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 \u03b4CO2<\/sub> + MO2-\u03b4<\/sub> \u00e0 \u03b4CO (g)+ MO2\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 <\/sub>Reacci\u00f3n 3<\/p>\n

En una segunda etapa se lleva a cabo la transformaci\u00f3n de esta mezcla de hidr\u00f3geno y mon\u00f3xido de carbono a hidrocarburos l\u00edquidos mediante el proceso de Fischer Tropsch. Este proceso consiste en reacciones de polimerizaci\u00f3n capaces de formar cadenas de hidrocarburos con una longitud determinada para poder formular gasolina o el diesel. Este proceso data de 1920 y fue inventado por los alemanes Franz Fischer y Hans Tropsch.<\/p>\n

Por \u00faltimo el ciclo se cierra mediante la utilizaci\u00f3n de estos hidrocarburos para la obtenci\u00f3n de energ\u00eda mediante su combusti\u00f3n. Durante el proceso son devueltos a la atm\u00f3sfera los reactivos principales del mismo: di\u00f3xido de carbono y agua, de igual forma que en el proceso de combusti\u00f3n de los combustibles f\u00f3siles convencionales.<\/p>\n

Recientemente este tipo de procesos han sido objeto de estudio por varios investigadores europeos [1, 2]. En uno de ellos la investigaci\u00f3n se centra en el proceso solar de producci\u00f3n de syngas<\/em> (ver Figura 1), mediante el empleo de \u00f3xido de cerio (CeO2<\/sub>) como fase met\u00e1lica para llevar a cabo las reacciones qu\u00edmicas an\u00e1logamente al proceso general.<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 CeO2<\/sub> \u00e0 CeO2-\u03b4 + <\/sub>\u00a0 O2 <\/sub>(g)<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 \u03b4H2<\/sub>O (g) + CeO2-\u03b4<\/sub> \u00e0 \u03b4H2<\/sub> (g)+ CeO2<\/sub><\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 \u03b4CO2 <\/sub>(g) + CeO2-\u03b4<\/sub> \u00e0 \u03b4CO (g)+ CeO2<\/sub><\/p>\n

Adem\u00e1s de estudio de los equilibrios redox descritos en estas ecuaciones se hace necesario el desarrollo de una tecnolog\u00eda solar capaz llevar a cabo las reacciones qu\u00edmicas. En este estudio se han realizado varias pruebas en un reactor solar, donde son simuladas las condiciones reales en las que podr\u00eda implantarse el proceso. De los primeros resultados obtenidos hasta ahora se observa que en la mezcla de salida, la proporci\u00f3n de H2<\/sub> y CO puede ser controlada en el rango de 0.24-2.4 dependiendo de la proporci\u00f3n de agua y di\u00f3xido de carbono que se introduzca en el reactor. Por otro lado tambi\u00e9n se ha observado la estabilidad en producci\u00f3n continuada de syngas, <\/em>realizando el ciclo hasta 10 veces durante 8 horas sin perder actividad qu\u00edmica y manteniendo, para una misma alimentaci\u00f3n, una producci\u00f3n constante de gas de s\u00edntesis.<\/p>\n

Este estudio demuestra por tanto la viabilidad a escala de laboratorio de un proceso el cual supone una nueva v\u00eda muy atractiva para la producci\u00f3n de combustibles renovables.<\/p>\n

[1] P. Furler, J. R. Scheffe and A. Steinfeld. Syngas production by simultaneous splitting of H2<\/sub>O and CO2<\/sub> via ceria redox reactions in a high-temperature solar reactor. Energy Environ. Sci., 2011. DOI: 10.1039\/clee02620h.<\/p>\n

[2] S. Abadanes, H. I. Vallafan-Vidales, CO2<\/sub> and H2<\/sub>O conversion to solar fuels via two-step solar thermochemical looping using iron oxide redox pair. Chem. Eng. J., 2011. DOI:10.1016\/j.cej.2011.09.124.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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