Procesos de producción limpios en la industria química
TU Delft y TNO preparan a la industria para la fase de ampliación de la fábrica limpia
La escasez de petróleo y gas no sólo hace subir los precios del gas y la gasolina, sino también de los plásticos, los medicamentos y los cosméticos. Para que nuestra sociedad sea menos dependiente de los combustibles fósiles y combatir el cambio climático, la industria química debe cambiar radicalmente. En los últimos años, TU Delft y TNO han sentado las bases de los procesos de producción más limpios en la industria química. La nueva asociación e-Chem da ahora un paso más construyendo una fábrica limpia del futuro.
Junto con otras instituciones del conocimiento y la industria, e-Chem va a construir ahora instalaciones a gran escala que convertirán el CO2 del aire en tres componentes básicos para la industria química mediante electrólisis a escala industrial y a precios competitivos: metanol, etileno y queroseno.
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Según el Acuerdo Climático de París de 2015, para 2050 nuestra sociedad debería ser neutra en carbono. No alcanzaremos este objetivo sin cambiar radicalmente la industria química. Una de las opciones es tomar elCO2 del aire y convertirlo en materias primas para la producción de plásticos y combustibles, entre otras cosas, utilizando electricidad generada de forma sostenible. Para acelerar el proceso de hacer más sostenible la industria química, e-Refinery (TU Delft) y Voltachem (TNO), dos programas de investigación a gran escala en el campo de la electrificación de la industria química, están uniendo fuerzas en el programa e-Chem.
"La electrificación de la industria química ofrece grandes oportunidades para que los Países Bajos se conviertan en el principal proveedor de sistemas de alta gama para la transición energética. ¿Y qué mejor lugar para desarrollar estas soluciones que aquí, en Delft, justo al lado de Botlek, el mayor centro petroquímico del noroeste de Europa? Junto con otras instituciones del conocimiento y la industria, e-Chem va a construir ahora instalaciones a gran escala que convertirán elCO2 del aire en tres componentes básicos para la industria química utilizando la electrólisis a escala industrial y a precios competitivos: metanol, etileno y queroseno. Somos los primeros en construir estas plantas a gran escala. Hemos decidido simplemente ir a por todas y aprender sobre la marcha. Este es el enfoque que nos permitirá acelerar", Ruud van Ommen (e-Refinery) y Martijn de Graaff (VoltaChem).
Tecnología de electrólisis
El principio de la electrólisis se conoce desde hace mucho tiempo. Se toma un recipiente con un líquido que conduce la electricidad. Se hace pasar elCO2 gaseoso a través de él. Se colocan dos placas metálicas en el recipiente, cubiertas con un catalizador. Pones un voltaje a través de ellas. Una corriente eléctrica fluye de una placa a la otra, a través de la mezcla de gas y líquido. Esta corriente hace que se rompan los enlaces químicos entre el carbono y el oxígeno y entre las moléculas de las que se compone el líquido y se formen nuevas sustancias.
Según Ruud van Ommen y Martijn de Graaff, antes de que esta tecnología pueda aplicarse a gran escala en la industria química, todavía hay que superar algunos retos. Vamos a construir instalaciones que produzcan entre 50 y 100 litros de producto al día. Para ello, tenemos que diseñar sistemas estables, es decir, que sigan produciendo la misma calidad a la misma velocidad durante meses o años. Esto no es posible actualmente. También queremos utilizar la electricidad generada por turbinas eólicas o paneles solares. Pero ese suministro es imprevisible. ¿Cómo se diseña un proceso que pueda hacer frente a eso? ¿Y qué significa la fluctuación del suministro de electricidad para la capacidad de producción de una planta de este tipo?
La ampliación de la tecnología también es más fácil de decir que de hacer, explica Van Ommen. Con los procesos químicos tradicionales, basta con hacer más grande el recipiente del reactor. Con un proceso electroquímico, por razones técnicas, hay distancias fijas entre las dos placas metálicas y una altura máxima del recipiente del reactor. Por tanto, sólo se puede aumentar el tamaño utilizando más placas o haciéndolas más anchas. ¿Pero qué significa esto para la cantidad de corriente que fluye a través del líquido de reacción y para la distribución de la temperatura durante la reacción? ¿De qué material se deben fabricar los catalizadores para las reacciones, y están disponibles en cantidad suficiente? e-Chem nos ayudará a encontrar respuestas a este tipo de preguntas prácticas más rápidamente".
Vías de éxito prometedoras
La Universidad de Delft ha adquirido experiencia en e-Refinery en la investigación fundamental y aplicada de materiales, procesos y reactores a todas las escalas de longitud, desde la atómica hasta la del reactor. TNO tiene una amplia experiencia en pruebas prácticas y en temas como el análisis del ciclo de vida y los modelos de negocio. Combinando estos conocimientos y experiencia, ambas partes pretenden establecer demostraciones dentro de unos años que convenzan a la industria de invertir en esta tecnología.
El programa de investigación se centrará en las vías de éxito más prometedoras. 'Por ejemplo, es una opción consciente utilizar elCO2 del aire como materia prima', dice De Graaff. Como las fábricas ya están reduciendo el contenido deCO2 de sus gases de combustión, creemos que esta fuente deCO2 se agotará lentamente en el futuro". Tampoco es casualidad que hayan optado por productos como el metanol, el etileno y el queroseno. 'El etileno y el metanol tienen muchas aplicaciones posibles, desde plásticos hasta píldoras', dice De Graaff. 'En el caso de los combustibles, también intentamos identificar el caso comercial más prometedor. En el caso del transporte de pasajeros, hay opciones avanzadas para cambiar a las baterías o al hidrógeno. Pero en el caso de la aviación, el queroseno seguirá siendo probablemente insustituible durante mucho tiempo. Por tanto, un proceso de producción más limpio es también muy deseable en ese caso".
Invitación abierta
Ambos investigadores subrayan que e-Chem surgió de una ambición compartida de acelerar la transición de una industria química basada en materias primas fósiles a un sector basado en la electricidad y elCO2 sostenibles. El mercado no va a hacerlo por sí solo. Y tampoco vamos a tener éxito con sólo dos partes. Por ello, instamos a otros socios académicos e industriales a que se unan a nosotros'.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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