De los gases de efecto invernadero a un recurso de alta tecnología
En el Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT), el proyecto de investigación del NECOC tiene como objetivo construir una instalación de prueba única para la reducción activa del dióxido de carbono (CO2) atmosférico. La primera instalación de este tipo a escala de contenedor del mundo es para convertir el CO2 contenido en el aire ambiente en polvo negro de carbono de alta pureza que puede ser utilizado como recurso en la industria. Los socios del proyecto son INERATEC GmbH, un spin-off de KIT, y Climeworks, un spin-off de ETH Zurich. El proyecto de investigación, previsto para una duración de tres años, está financiado con un total de 1,5 millones de euros por el Ministerio Federal de Economía y Energía (BMWi).
En el proyecto de investigación del NECOC, se está construyendo una planta piloto integrada para probar un nuevo proceso de reducción del gas de efecto invernadero CO2 en la atmósfera. El proceso producirá negro de carbón, un carbón sólido de alta calidad.
Moritz Leg
Con el acuerdo climático de París de 2015, la comunidad mundial se ha comprometido a limitar el calentamiento global a menos de 2°C para finales de siglo. Sin embargo, para alcanzar este objetivo, los esfuerzos mundiales para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero tendrán que complementarse con soluciones para eliminar de la atmósfera el CO2 ya emitido. "El enfoque de nuestro proyecto consiste en eliminar el CO2 de la atmósfera y convertirlo en negro de carbón, es decir, carbono de alta pureza en forma de polvo", dice el Profesor Thomas Wetzel del Instituto de Ingeniería de Procesos Térmicos (TVT) y Jefe del Laboratorio de Metal Líquido KALLA Karlsruhe del Instituto de Tecnología y Seguridad de la Energía Térmica. "De esta manera, un peligroso gas de efecto invernadero se convertirá en una materia prima para aplicaciones de alta tecnología. El negro de carbón puede ser usado en electrónica, impresión o construcción."
La instalación de ensayo combina varias etapas de proceso
La instalación de prueba que se establecerá dentro del proyecto de investigación del NECOC combinará los siguientes pasos del proceso: Por medio de un adsorbedor, el CO2 es primero capturado del aire ambiente (captura directa de aire, DAC). Junto con el hidrógeno renovable, se convierte en metano y agua en un reactor microestructurado. El metano producido sirve como portador de carbono en el proceso posterior y pasa a un reactor de burbujas lleno de estaño líquido. En las burbujas de metano ascendentes tiene lugar una reacción de pirólisis, mediante la cual el metano se descompone en sus componentes. Estos son, por un lado, el hidrógeno, que es devuelto directamente a la metanización y, por otro lado, el carbono sólido en forma de polvo microgranular, es decir, negro de humo.
Todos los pasos del proceso ya han sido estudiados y desarrollados hasta la escala de laboratorio por los investigadores involucrados. "Conocemos bien los módulos individuales", dice el Dr. Benjamin Dietrich (TVT), coordinador del proyecto del NECOC. "Sin embargo, nunca se han realizado juntos en una instalación integrada hasta ahora. Esta es la primera vez en el mundo. La hábil integración de los módulos del proceso y la correcta conducción del proceso será decisiva para la eficiencia energética del proceso y la calidad del producto de negro de carbón". La mayor ventaja sobre los conceptos propuestos anteriormente para reducir el CO2 atmosférico, como los métodos de captura y almacenamiento de carbono (CCS) para almacenar el CO2 en capas profundas de roca, consiste en este producto final. "El carbono sólido es mucho menos difícil de manejar que el CO2 e incluso puede ser utilizado como un recurso. Hasta ahora, el negro de carbón se ha producido principalmente a partir de petróleo fósil. Por eso nuestro proceso representa un enfoque tecnológico para un futuro sostenible en varios aspectos. Combina la contribución directa a la solución del problema climático con un proceso para el suministro de recursos post-fósiles".
La instalación de pruebas se construirá en las instalaciones de KIT. Su objetivo es demostrar el funcionamiento a largo plazo. Se prevén futuras ampliaciones de la instalación para aumentar el rendimiento por contenedor y permitir el funcionamiento paralelo de muchas instalaciones. Los asociados del KIT en el proyecto de investigación NECOC (NECOC son las siglas de NEgative Carbon diOxide to Carbon) son el Laboratorio de Metales Líquidos de Karlsruhe (KALLA), una instalación del Instituto de Tecnología y Seguridad de la Energía Térmica (ITES) y el Instituto de Ingeniería de Procesos Térmicos (TVT). El KIT no sólo coordinará el proyecto y operará la instalación, sino que también aportará la tecnología de pirólisis. El NECOC está financiado con un total de 1,5 millones de euros para una duración de tres años por el Ministerio Federal de Asuntos Económicos y Energía.
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