Residuos biomásicos como precursores de adsorbentes para la captura de CO2 en condiciones de postcombustión

Abstract

El sistema energético actual depende en gran medida de los combustibles fósiles y, en los próximos años, se espera un aumento de la demanda energética a nivel mundial. Por ello, se prevé que los combustibles fósiles continúen siendo una de las principales fuentes de energía durante las próximas décadas, a pesar del aumento que están experimentando las energías renovables en el consumo energético. No obstante, si se quieren limitar los efectos nocivos del cambio climático es necesario reducir las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas al uso de fuentes de energía no renovables. Las tecnologías de captura y el almacenamiento de carbono (CAC), consisten en separar el CO2 procedente de dichas fuentes para evitar su emisión a la atmósfera, almacenándolo en lugar seguro. Estas tecnologías, junto con medidas de mejora de la eficiencia energética o el aumento de la participación de las energías renovables, constituyen una vía especialmente importante para satisfacer la demanda energética mundial, en la transición hacia un sistema energético sostenible. El presente trabajo se enmarca dentro de la temática de captura de CO2 postcombustión mediante adsorción con sólidos. Esta tecnología pretende reducir la penalización energética del proceso de separación del CO2 de los gases de combustión, ya que supone el mayor consumo energético de la cadena captura-transporte-almacenamiento. En esta Tesis Doctoral se propone el uso de adsorbentes sostenibles y de bajo coste obtenidos a partir de residuos biomásicos. En el transcurso de la investigación se han evaluado distintos precursores: residuos de café postconsumo, cáscaras de almendra y huesos de aceituna. Además, se han evaluado distintos métodos de activación: química (con KOH y NaOH) y física (con aire y CO2). Los adsorbentes obtenidos fueron caracterizados química y texturalmente, y su capacidad de adsorción de CO2 fue evaluada de forma preliminar en un analizador termogravimétrico. Una vez identificados los adsorbentes con mayor potencial para ser aplicados en captura postcombustión, se obtuvieron en cantidad suficiente para realizar estudios de adsorción a mayor escala. Para los materiales seleccionados se estudió el equilibrio de adsorción de los principales componentes de los gases de combustión: N2, CO2 y H2O, a distintas temperaturas. En último lugar se realizaron experimentos dinámicos de adsorción multicomponente, primero con mezclas binarias de CO2 y N2, y después con mezclas ternarias de CO2, N2 y vapor de agua, con composiciones representativas de los gases de combustión. Para ello se puso a punto un dispositivo experimental de adsorción en lecho fijo que permite obtener las curvas de ruptura así como ensayar diferentes estrategias de regeneración: con reducción de la presión (VSA), mediante el incremento de la temperatura (TSA), o bien una combinación de ambas (VTSA).