Gas renovable a partir de hidrógeno y CO₂
Nueva planta de metanización mejorada por sorción en Empa
El 16 de junio, Empa inauguró su novedosa planta de metanización. El proyecto de investigación move-MEGA es el primero en demostrar a escala piloto la llamada metanización mejorada por sorción, una tecnología desarrollada en Empa que hace más flexible y robusto el proceso de conversión de energía en gas. El metano sintético producido puede servir como portador de energía renovable, sustituyendo al gas natural fósil. En combinación con la pirólisis del metano, también es posible producir hidrógeno CO₂-negativo a partir de él.
La nueva planta de metanización de Empa, move-MEGA, reúne componentes centrales de la transición energética: Produce metano a partir de hidrógeno renovable y CO₂, centrándose deliberadamente en aumentar la flexibilidad de carga del proceso, una ventaja crucial para utilizar fuentes de electricidad renovables fluctuantes. La innovadora planta de demostración muestra cómo la energía solar renovable puede convertirse directamente en hidrógeno mediante electrólisis y, a continuación, junto con el CO₂ capturado del aire ambiente, procesarse en metano sintético, listo para ser inyectado en la red de gas. La integración directa de estos procesos en un único emplazamiento es única.
Un nuevo enfoque: flexibilidad de carga y eficiencia
El núcleo de la nueva planta es un proceso denominado metanización mejorada por sorción, en el que unos gránulos de zeolita con tamaños de poro definidos sirven de catalizador. Estos gránulos adsorben el agua producida como subproducto durante la metanización, cambiando el equilibrio químico a favor de la formación de metano. Como resultado, el proceso puede funcionar a presiones y temperaturas más bajas, y el metano producido puede utilizarse directamente o inyectarse en la red de gas sin necesidad de un post-tratamiento elaborado.
Un aspecto clave del desarrollo de este nuevo proceso fue la gestión térmica: Para garantizar un funcionamiento continuo, se necesitan al menos dos reactores que alternen entre la producción de metano y la regeneración/secado. Para esta etapa de secado, es esencial una gestión térmica sofisticada, que permita eliminar del reactor el calor residual de la metanación o almacenarlo en el lecho del catalizador. El equipo de Empa dirigido por Florian Kiefer y Andreas Borgschulte dedicó más de cinco años a desarrollar esta tecnología, desde la investigación fundamental, pasando por las instalaciones a escala de laboratorio, hasta un demostrador funcional.
"Gracias a la metanización mejorada por sorción y a la gestión térmica avanzada, conseguimos altas tasas de conversión y una flexibilidad de carga significativamente mayor que con los métodos convencionales. Esto hace que la tecnología resulte especialmente atractiva para el acoplamiento directo con centrales fotovoltaicas o eólicas", explica Florian Kiefer, director del proyecto move-MEGA.
Del metano sintético al sumidero de CO₂: nuevas vías para la protección del clima
El demostrador de conversión de energía en gas también integra una unidad de captura directa de aire (DAC), que permite obtener el CO₂ necesario para la metanización directamente del aire ambiente. Esto crea las condiciones previas para unas emisiones negativas de CO₂: En un paso posterior, el metano puede dividirse mediante pirólisis de metano en carbono sólido e hidrógeno, como se muestra en los actuales proyectos de investigación de Empa. El carbono sólido sirve como sumidero de CO₂ a largo plazo y puede utilizarse en materiales de construcción como el hormigón o el asfalto. El hidrógeno puede utilizarse como portador de energía para aplicaciones industriales de alta temperatura que actualmente dependen de combustibles fósiles y son difíciles de electrificar. Actualmente se está llevando a cabo un proyecto de demostración en colaboración con la Asociación para la Descarbonización de la Industria (VzDI) de Zug.
"La metanización combinada con la pirólisis de metano abre una vía para combinar el suministro de energía renovable con la eliminación permanente de CO₂ de la atmósfera. Esto permite emisiones negativas de CO₂", explica Christian Bach, iniciador del proyecto move-MEGA y jefe del laboratorio de Portadores Químicos de Energía y Sistemas de Vehículos de Empa.
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