Crowd Oil - Combustibles de los sistemas de aire acondicionado

Investigadores quieren usar sistemas de aire acondicionado y ventilación para la producción descentralizada de combustibles sintéticos neutros en carbono

07.05.2019

Nature Communications

"Petróleo en masa" en lugar de "petróleo crudo": la construcción de plantas compactas integradas para la producción descentralizada de combustibles líquidos podría cubrir una gran parte de la demanda.

Investigadores del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) y de la Universidad de Toronto han propuesto un método que permite a los sistemas de aire acondicionado y ventilación producir combustibles sintéticos a partir del dióxido de carbono (CO2) y agua del aire ambiente. Las plantas compactas deben separar el CO2 del aire ambiente directamente en los edificios y producir hidrocarburos sintéticos que pueden ser utilizados como aceite sintético renovable.

Para prevenir los efectos desastrosos del cambio climático global, las emisiones de gases de efecto invernadero producidas por el hombre deben reducirse a "cero" en las próximas tres décadas. Esto se desprende claramente del actual informe especial del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC). La transformación necesaria plantea un enorme desafío a la comunidad global: sectores enteros como la generación de energía, la movilidad o la gestión de edificios deben ser rediseñados. En un futuro sistema energético respetuoso con el clima, las fuentes de energía sintéticas podrían representar un componente esencial: "Si utilizamos energía eólica y solar renovable, así como dióxido de carbono directamente del aire ambiente para producir combustibles, se pueden evitar grandes cantidades de emisiones de gases de efecto invernadero", dice el profesor Roland Dittmeyer del Instituto de Ingeniería de Microprocesos (IMVT) de KIT.

Debido a la baja concentración de CO2 en el aire ambiente - hoy en día, la proporción es del 0,038 por ciento - grandes cantidades de aire tienen que ser tratadas en grandes sistemas de filtros para poder producir cantidades significativas de fuentes de energía sintéticas. Un equipo de investigación dirigido por Dittmeyer y el profesor Geoffrey Ozin de la Universidad de Toronto (UoT) en Canadá propone ahora descentralizar la producción de fuentes de energía sintéticas en el futuro y vincularlas a los sistemas de ventilación y aire acondicionado existentes en los edificios. Según el profesor Dittmeyer, las tecnologías necesarias están esencialmente disponibles, y se espera que la integración térmica y material de cada una de las etapas del proceso permita un alto nivel de utilización de carbono y una alta eficiencia energética.

"Queremos utilizar las sinergias entre la tecnología de ventilación y aire acondicionado, por un lado, y la tecnología de energía y calefacción, por otro, para reducir los costes y las pérdidas de energía en la síntesis. Además, el'crowd oil' podría movilizar a muchos nuevos actores para la transición energética. Los sistemas fotovoltaicos privados han demostrado lo bien que puede funcionar". Sin embargo, la conversión de CO2 requeriría grandes cantidades de energía eléctrica para producir hidrógeno o gas de síntesis. Esta electricidad debe estar libre de CO2, es decir, no debe provenir de fuentes fósiles. "Por lo tanto, es necesaria una expansión acelerada de la generación de energía renovable, incluso a través de la energía fotovoltaica integrada en edificios", dice Dittmeyer.

En una publicación conjunta en la revista Nature Communications, los científicos dirigidos por Roland Dittmeyer de KIT y Geoffrey Ozin de la UoT utilizan análisis cuantitativos de edificios de oficinas, supermercados y casas de ahorro de energía para demostrar el potencial de ahorro de CO2 de su visión de plantas de conversión descentralizadas acopladas a la infraestructura de construcción. Consideran que una parte importante de los combustibles fósiles utilizados para la movilidad en Alemania podría ser sustituida por "crowd oil". Según los cálculos del equipo, por ejemplo, la cantidad de CO2 que podría capturarse potencialmente en los sistemas de ventilación de los aproximadamente 25.000 supermercados de los tres mayores minoristas de alimentos de Alemania sería suficiente para cubrir alrededor del 30 por ciento de la demanda de queroseno de Alemania o alrededor del ocho por ciento de su demanda de diesel. Además, las fuentes de energía producidas podrían utilizarse en la industria química como componentes básicos de la síntesis universal.

El equipo puede confiar en las investigaciones preliminares de los pasos individuales del proceso y las simulaciones del proceso, entre otros del proyecto P2X de Kopernikus del Ministerio Federal de Educación e Investigación. Sobre esta base, los científicos esperan una eficiencia energética - es decir, la proporción de energía eléctrica utilizada que puede convertirse en energía química - de alrededor del 50 al 60 por ciento. Además, esperan que la eficiencia de carbono -es decir, la proporción de átomos de carbono gastado que se encuentran en el combustible producido- oscile entre alrededor del 90 y casi el 100 por ciento. Para confirmar estos resultados de la simulación, los investigadores del IMVT y los socios del proyecto están construyendo actualmente el proceso totalmente integrado en el KIT, con una facturación de CO2 prevista de 1,25 kilogramos por hora.

Al mismo tiempo, sin embargo, los científicos han descubierto que el concepto propuesto -incluso si se introdujera en toda Alemania- no sería capaz de satisfacer plenamente la demanda actual de productos de petróleo crudo. La reducción de la demanda de combustibles líquidos, por ejemplo mediante nuevos conceptos de movilidad y la expansión del transporte público local, sigue siendo una necesidad. Aunque los componentes de la tecnología propuesta, como las plantas para la captura de CO2 y la síntesis de fuentes de energía, ya están disponibles comercialmente en algunos casos, los investigadores creen que aún se requieren importantes esfuerzos de investigación y desarrollo y una adaptación de las condiciones marco legales y sociales para llevar a la práctica esta visión.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

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