[FPI2019] Conversión y almacenamiento de energías renovables y fósiles

Las políticas para promocionar la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (GHG) pueden tener un gran impacto en los sectores industriales, produciendo una pérdida de el empleo y decompetitividad económica. Los procesos actuales basados en múltiples etapas para la captura y el uso de CO2 para producir combustibles tienen reducida eficiencia energética. Este proyecto propone el desarrollo de un proceso electroquímico intensificado que permita la reducción directa de CO2 y su transformación en un solo paso en distintos combustibles, principalmente metano y combustible de aviación) y productos químicos (olefinas cortas). Energéticamente, dicha reducción se realiza mediante el uso de excedentes eléctricos, generalmente procedentes de fuentes renovables intermitentes. El convertidor catalítico consta de un catalizador de síntesis hecho a medida que se integra en una celda electroquímica con electrolito coiónico que hace posible la electrolisis in-situ y la eliminación de agua del medio de reacción. El desarrollo de catalizadores se realizará en una primera etapa en lecho fijo y posteriormente se adaptará la formulación del catalizador para optimizar la operación integrada en el reactor electroquímico de membrana co-iónica. Este proceso intensificado permite alzar altos rendimientos de productos y gran eficiencia en el almacenamiento de energía, específicamente alcanzando conversiones > 85% y eficiencia energética >85%. Como consecuencia, esta tecnología permitirá almacenar más energía por molécula de CO2 y por tanto reducir las emisiones de GHG por tonelada de combustible producido.

El proyecto propone el modelado de los procesos catalíticos intensificados de reducción de CO2 mediante herramientas de elementos finitos (multifísica) y un modelado termódinámico del proceso (Aspen), de manera que desde el principio sea posible identificar la mejor configuración del proceso integrado y condiciones de operación de los reactores, y así poder seleccionar desde el inicio las condiciones de operación para el desarrollo de los distintos catalizadores, membranas y sistemas electroquímicos. El modelado tendrá como criterio de optimización la eficiencia energética, economía del proceso, dinamización de GHG y la operatividad del proceso.