Síntesis de combustible a partir de sistemas de ventilación

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Investigadores del Instituto Tecnológico Karlsruhe (KIT) y la Universidad de Toronto han propuesto un método que permite a los sistemas de ventilación y de aire acondicionado, producir combustibles sintéticos a partir de dióxido de carbono (CO2) y agua del aire ambiente. Los sistemas permiten separar CO2 del aire ambiente en la edificación y generar hidrocarburos sintéticos, los cuales se pueden utilizar como gasolinas renovables sintéticamente. Se presenta este concepto de «crowd oil» en Nature Communications.

Para prevenir los efectos terribles del cambio climático, los gases de efecto invernadero producidos por el ser humano se deben «limitar a cero» en las próximas tres décadas. Esto está presente desde la publicación vigente del informe especial realizado por el Grupo Interguvernamental del Cambio Climático (IPCC). El cambio necesario presenta un gran reto para la población global. Se tienen que rediseñar sectores íntegros como la producción de energía, movilidad o control de edificaciones. En un futuro, para sistemas energéticos ecoeficientes, las fuentes de energía sintética pueden presentar un punto de partida clave:«Si se utiliza energía renovable (eólica y solar) como dióxido de carbono (directamente del aire ambiente) para producir combustibles, se evitan grandes emisiones de gases de efecto invernadero» comenta el Profesor Roland Dittmeyer del Instituto de Ingeniería de Micro Procesos (IMVT) del KIT.

Debido a la baja concentración de CO2 en el aire ambiente — actualmente la proporción es del 0,038% — se tienen que tratar grandes cantidades de aire para conseguir producir una cantidad significativa de esta fuente de energía sintética. Un equipo de investigación, dirigido por Dittmeyer y el Profesor Geoffrey Ozin de la Universidad de Toronto (UoT) en Canadá, propone la descentralización en la producción de fuentes sintéticas de energía en un futuro que permita ligarse con los sistemas existentes de ventilación y aire acondicionado en edificios. De acuerdo con el Profesor Dittmeyer, las tecnologías necesarias están disponibles, y la adición térmica y material de las etapas individuales del proceso permitirá el uso de carbón a gran escala y con gran eficiencia energética.

«Queremos usar las sinérgias entre la tecnología de ventilación y de aire acondicionado por un lado y la energía y calor por otro lado, con el fin de poder reducir costes y pérdida de energía en el proceso. Además, el «Crowd oil» permite la introducción de nuevos aspectos en la transición energética ,como pueden ser los sistemas privados fotovoltáicos que han mostrado como puede funcionar óptimamente». Sin embargo, la conversión de CO2 requiere una gran cantidad de energía eléctrica para producir Hidrógeno y gas de síntesis. Esta electricidad debe estar libre de CO2, es decir que no provenga del uso de combustibles fósiles.«Una expansión acelerada de generadores de energía renovable, incluyendo sistemas fotovoltáicos en el edificio, es por lo tanto necesaria» señala Dittmeyer.

En la publicación de la revista Nature Communications, los científicos dirigidos por Roland Dittmeyer de KIT y Geoffrey Ozin de UoT, emplean análisis cuantitativos de edificios de oficinas, supermercados y hogares de bajo consumo energético; para demostrar el ahorro potencial de CO2 con la meta de descentracilar las plantas de conversión acopladas a la infraestructura del edificio. Se conoce que una parte significativa de los combustibles fósiles empleados para movilidad en Alemania, pueden reemplazarse por «crowd oil». De acuerdo con los cálculos realizados por el equipo, por ejemplo, la cantidad de CO2 que se puede capturar, potencialmente en los sistemas de ventilación, equivale a 25000 supermercados del tercer gran minorista de supermercados en Alemania (sin considerar el resto), este aspecto podría cubrir en un 30% la demanda alemana de queroseno o aproximadamente un 8% de su equivalente en diésel. Además, estas fuentes productoras de energía se pueden emplear en la industria química como punto de partida universal en síntesis.

El equipo confía en las investigaciones preliminares de los pasos en estos procesos individuales y simulaciones, entre otros, el proyecto Copérnico P2X del Ministerio Federal de Educación e Investigación. Partiendo de esta base, los científicos esperan una eficiencia energética — es decir, la proporción de energía eléctrica empleada que pueda ser utilizada en energía química — en torno a un 50-60%. Adicionalmente, se espera que la eficiencia de carbon — de forma análoga, la proporción de átomos de carbono invertidos que se puedan encontrar en el combustible sintetizado — sea de un rango entre 90% o próximos al 100%. Para poder confirmar estas simulaciones, los investigadores del IMVT y otros proyectos similares, están en desarrollo dentro del proceso completo de KIT, con una conversión estimada de 1,25 Kg de CO2 por hora.

Al mismo tiempo, los científicos han encontrado que la idea del proceso — aún integrándose por todo el terreno alemán — no podría cubrir la demanda actual de petróleo. Reduciendo la demanda de combustibles líquidos, por ejemplo mediante nuevas ideas de movilidad y el aumento del transporte público, sigue presentando una necesidad. A pesar de los componentes en esta tecnología de procesos, como las plantas de captura de CO2 y la síntesis de fuentes energéticas, están actualmente disponibles de forma comercial. En algunas situaciones, los investigadores consideran que una mayor investigación y esfuerzos en su desarrollo, junto a considerar condiciones legales y sociales, sigue siendo necesarias para poner esta visión en práctica.

Puede consultar la publicación completa en el siguiente enlace: https://www.nature.com/articles/s41467-019-09685-x