La química es un arte "Me lo contaron y lo olvidé, lo vi y lo entendí, lo hice y lo aprendí"

sábado, 30 de enero de 2016

Obtener energía de un combustible fósil pero sin que se libere dióxido de carbono

La producción de energía a partir de gas natural sin generar emisiones de dióxido de carbono podría convertirse pronto en realidad cotidiana, gracias a una novedosa tecnología desarrollada por investigadores del Instituto para Estudios Avanzados de Sostenibilidad (IASS) en Potsdam, y el Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT), ambas instituciones en Alemania. En un proyecto conjunto iniciado por el premio Nobel y antiguo Director Científico del IASS, el profesor Carlo Rubbia, las dos instituciones han estado investigando una técnica innovadora para extraer hidrógeno del metano de una manera limpia y eficiente. Después de dos años de experimentos exhaustivos, se ha logrado demostrar la viabilidad del concepto. Con el reactor experimental funcionando de forma continua y fiable, ha quedado de demostrado el buen potencial de esta tecnología.

La quema de combustibles fósiles para producir electricidad, energizar motores de automóvil o generar calor es una fuente principal de emisiones dañinas de dióxido de carbono. En particular, el metano, el componente principal del gas natural, es un combustible fósil ampliamente usado cuya producción mundial se espera que aumente de forma notable en las próximas décadas. Si no se controla, este uso continuado de tecnologías convencionales basadas en combustibles fósiles obstaculizará grandemente los esfuerzos mundiales para mitigar el cambio climático. Esta es la razón por la que los científicos en el IASS y el KIT decidieron investigar un enfoque alternativo y más sostenible: ¿qué pasaría si pudiéramos extraer el contenido energético del metano, en forma de hidrógeno, sin generar nada de dióxido de carbono en el proceso?

El hidrógeno es un vector energético conocido sobre todo por su combustión limpia y su alta densidad de energía por unidad de masa. De hecho, muchos lo ven como un componente importante de un sistema energético sostenible del futuro. Las aplicaciones previstas incluyen a células de combustible, generadores de electricidad, y vehículos energizados por hidrógeno.

De todos modos, el hidrógeno ya es actualmente una materia prima industrial importante, utilizada en grandes cantidades para la producción de amoniaco, un precursor clave para la industria de los fertilizantes. Sin embargo, la mayor parte de la producción mundial de hidrógeno está actualmente basada en tecnologías convencionales que también usan el gas natural como materia prima, pero que liberan cantidades notables de dióxido de carbono en el proceso.

Una forma particularmente pura del hollín es un subproducto de un nuevo proceso de craqueo de metano. 

En vez de quemar metano (CH4), sus componentes moleculares, hidrógeno (H2) y carbono (C), pueden ser separados en un proceso conocido como craqueo del metano. Esta reacción sucede a altas temperaturas (por encima de 750 grados centígrados) y no libera ninguna emisión dañina.

Si bien el hidrógeno es el principal producto del craqueo de metano, su subproducto, el material comúnmente llamado hollín, es también una materia prima industrial cada vez más importante. En formas purificadas, ya se emplea ampliamente en la producción de acero, fibras de carbono y muchos materiales estructurales basados en el carbono. El hollín obtenido del novedoso proceso es un polvo de alta calidad y particularmente puro. Su valor como producto comercializable incrementa por tanto la viabilidad económica del craqueo de metano. Alternativamente, el hollín puede ser almacenado, usando procedimientos que son mucho más simples, seguros y baratos que los necesarios para el almacenamiento de dióxido de carbono.

El craqueo de metano no es un concepto nuevo: se han llevado a cabo muchos experimentos en las últimas dos décadas que han demostrado su viabilidad técnica. Pero estos intentos pasados quedaron limitados por problemas como obstrucciones y tasas de conversión bajas.

En los experimentos más recientes, el nuevo reactor operó sin interrupciones durante dos semanas, produciendo hidrógeno con una tasa de conversión del 78% a temperaturas de 1.200 grados centígrados. El novedoso reactor es resistente a la corrosión, y se evitan las obstrucciones porque el polvo microgranular de carbón producido se puede separar fácilmente. El reactor garantiza pues las condiciones técnicas esenciales que se necesitarían para la operación continuada de un reactor a escala industrial.

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