Materiales avanzados para el futuro de la captura de carbono
Varias industrias, como la generación de energía, la química, la siderúrgica y la metalúrgica, tienen un problema con el carbono. El imperativo de reducir las emisiones de carbono se ha hecho más acuciante que nunca, ya que los organismos reguladores de todo el mundo establecen objetivos, plazos y mandatos ambiciosos, como impuestos sobre el carbono y comercio de derechos de emisión, para frenar las emisiones de carbono. Al mismo tiempo, estas industrias difíciles de frenar tienen que hacer frente a la creciente demanda de energía que depende de los combustibles fósiles convencionales que emiten carbono.
Las tecnologías de captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS, por sus siglas en inglés), que capturan y almacenan las emisiones de carbono antes de que se liberen a la atmósfera, están en primera línea para hacer frente a estos retos.
Uno de los retos críticos a los que se enfrenta esta importante herramienta en la lucha por reducir las emisiones de carbono es la modernización de la infraestructura y los equipos en toda la cadena de valor. Consideremos, por ejemplo, la captura de carbono (CC), un componente crucial del CCUS. Engloba un conjunto de tecnologías con distintos niveles de preparación tecnológica (TRL), cada una de las cuales presenta sus propios retos. Existen cuatro tecnologías principales de captura de carbono: Postcombustión, Precombustión, Oxicombustión y Captura Directa del Aire (DAC).
Cuatro prometedoras tecnologías de captura de carbono
Para abordar eficazmente los retos del carbono y encontrar soluciones prometedoras, es esencial comprender las diferencias entre las cuatro principales tecnologías de CC:
- La postcombustión es la tecnología más madura de las cuatro, con la mayor versatilidad de aplicaciones, y representa el mayor segmento de mercado en la captura de carbono. Utiliza ampliamente disolventes químicos (normalmente, a base de aminas) o físicos (Selexol, Rectisol, Fluor™, etc.), siendo los disolventes químicos los que predominan. Los disolventes químicos, junto con elCO2, son corrosivos, lo que puede afectar a las juntas y piezas de desgaste y provocar el fallo de equipos como válvulas, bombas e intercambiadores de calor. La tecnología de postcombustión se aplica en una gran variedad de industrias, como la generación de energía, la petroquímica, la siderurgia y el cemento.
- La precombustión es la siguiente tecnología puntera, que podría utilizarse potencialmente en centrales de ciclo combinado de gas natural, centrales de ciclo combinado de gasificación integrada (CCGI) y procesos de reformado de gas natural. Las tecnologías de CC de precombustión disponibles actualmente en el mercado utilizan generalmente procesos de adsorción1 que pueden realizarse por oscilación de presión (PSA) o de temperatura (TSA). El proceso de adsorción por oscilación de presión (PSA) está más comercializado que el TSA. El proceso PSA también se utiliza para recuperar y purificar hidrógeno mientras se separa el carbono, lo que lo sitúa como una opción favorable a medida que crece la demanda de hidrógeno. Sin embargo, el proceso funciona con altos índices de ciclos (hasta 200.000 al año2), altas presiones de proceso y flujos bidireccionales de gas de alimentación. Todo ello puede acelerar el desgaste y causar problemas de fiabilidad de los equipos.
- La oxicombustión utiliza oxígeno casi puro, eliminando el nitrógeno del aire, para la combustión. La principal ventaja de esta tecnología es la producción mínima de óxidos de nitrógeno por la ausencia de nitrógeno y el alto rendimiento delCO2 capturado. Sin embargo, debido a la mayor concentración de oxígeno, el proceso da lugar a altas temperaturas (3000-4500°F+). Por lo tanto, el equipo necesita materiales que puedan soportar altas temperaturas, así como entornos corrosivos debido a la alta concentración deCO2. La industria energética de la biomasa, por ejemplo, utiliza la combustión por oxicombustión, denominada Bioenergía con Captura y Secuestro de Carbono (BECCS).
- La captura directa de aire (DAC) está reconocida como una tecnología de emisiones negativas porque capturaCO2 directamente de la atmósfera. Aunque en el proceso DAC se utilizan en gran medida disolventes líquidos y absorbentes sólidos, los disolventes líquidos suponen una amenaza de corrosión para los equipos del proceso. Aunque el DAC todavía no está listo para su despliegue comercial, tiene potencial para crecer rápidamente, respaldado por el apoyo gubernamental en los principales mercados, como EE.UU., Canadá, la UE y el Reino Unido. Los últimos avances se encuentran en el uso delCO2 capturado a partir de la tecnología DAC en las industrias cementera y de alimentación y bebidas.
A la altura de los retos de la captura de carbono
En respuesta a estos retos, la cartera de materiales de Greene Tweed son soluciones fiables que pueden rendir más y durar más en los entornos más exigentes del mercado de captura de carbono. Pensemos, por ejemplo, en los procesos de postcombustión o DAC que requieren altas temperaturas y disolventes agresivos. Las juntas tóricas de perfluoroelastómero (FFKM), como nuestra recientemente lanzada Chemraz® 541, funcionan muy bien en servicios con aminas. Los componentes fabricados con estos materiales avanzados pueden contribuir a aumentar la fiabilidad y la vida útil de equipos como cierres mecánicos, bombas, válvulas, absorbedores y regeneradores. WR® 600 y WR 650® son materiales compuestos de PFA utilizados en cojinetes y casquillos para bombas que también presentan una excelente resistencia a aminas como DEA o MDEA a temperaturas elevadas. Algunos materiales, como el PEEK reticulado Arlon 3000XT®, ofrecen una alternativa cuando la degradación de las propiedades mecánicas es motivo de preocupación en aplicaciones como empaquetaduras de columnas.
Mientras navega por las aplicaciones de captura de carbono, el equipo comercial y de ingeniería de Greene Tweed está preparado para ayudarle a seleccionar las soluciones óptimas para sus necesidades. No dude en ponerse en contacto con nosotros para saber cómo las soluciones de materiales de Greene Tweed pueden ayudarle en su camino hacia procesos de captura de carbono sostenibles y eficientes.
1. https://www.energy.gov/fecm/pre-combustion-carbon-capture-research
2. Flowserve - Mejorar la fiabilidad y el rendimiento de las válvulas en aplicaciones PSA