Líneas de Investigación

Objetivo principal de la actividad investigadora del proyecto estratégico: Contribuir al aumento en la utilización de energías renovables unida a la mejora de los procesos de reducción, captura, transporte, almacenamiento y utilización de CO2. En este último punto destaca su aplicación en procesos de almacenamiento de energía, en particular mediante su combinación con hidrógeno (H2) con Power-to-Gas para la producción de metano sintético y su aplicación en la industria y la automoción.

A continuación se desarrollan los objetivos de las cuatro líneas de investigación propuestas que tienen el CO2 como nexo común y que, junto con la energía involucrada en los procesos, es el objeto de investigación del grupo.

Figura 1. PEGI. Objetivos específicos y líneas de investigación. Alineación con II PAID y RIS3

Línea 1. Uso de biomasa con captura de CO2 (emisiones negativas).

La captura de CO2 en plantas de generación termoeléctrica e intensivas en consumo de energía térmica se plantea como un reto tecnológico destinado a reducir las emisiones gaseosas a la atmósfera que contribuyen al calentamiento global debido a la intensificación antropogénica del efecto invernadero. En el caso de que el combustible empelado en tales plantas sea un recurso biomásico de origen renovable, la captura de CO2 puede conducir a un balance negativo de emisiones, al no emitir a la atmósfera el carbono retenido por la materia vegetal. 

En esta línea se plantea como objetivo específico la evaluación del comportamiento de la combustión de biomasa natural y biomasa de alta densidad energética (torrefactada) en condiciones de oxicombustión con reciclo húmedo de gases (concentración significativa de agua), minimizando costos relacionados con los dispositivos de limpieza de gases, identificando y resolviendo los riesgos de corrosión debidos al vapor y a los elementos inorgánicos de los gases de salida, buscando las mejores condiciones para su integración en la producción de electricidad.

Como objetivos parciales dentro de este objetivo específico del grupo, se busca:

  • la caracterización experimental de volatilización y oxidación de biomasas y de sus mezclas con carbón utilizando atmosferas O2/CO2/H2O como simulación de las condiciones de combustión oxyfuel con reciclo húmedo,
  • la evaluación experimental de la eficiencia de la combustión, formación de contaminantes y composición de cenizas en la combustión oxy-fuel de mezclas de carbón y biomasa torrefactada y la influencia de las concentraciones de oxígeno y agua y del reciclado de contaminantes, y
  • la evaluación de problemas relacionados con las cenizas en combustión oxy-fuel húmeda y de la eficiencia de los materiales de transferencia de calor con la identificación y minimización del riesgo de corrosión en bioxyfuel húmeda debido a la vaporización de cromo por el vapor de agua en superficies metálicas de intercambio de calor.

Línea 2. Caracterización termodinámica del CO2 antropogénico para la tecnología CCS.

La bioenergía integrada con captura de CO2 es considerada como una opción viable para reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera. Si la generación de la energía con biomasa se lleva a cabo mediante oxicombustión, procesos “oxy bio-CCS”, se pueden conseguir emisiones negativas. La oxicombustión genera CO2 y también impurezas contaminantes como CO, NOx y SOx, a las que hay que añadir la presencia de O2. Nuestra investigación propone una alternativa a los procesos de desnitrificación y desulfurización de las emisiones, que consiste en la co-captura y almacenamiento de estas impurezas junto con el CO2 producido. De esta forma, se evitaría la contaminación atmosférica y se reducirían los elevados gastos de purificación y de los derechos de emisión.

En concreto, el objetivo de nuestra investigación es evaluar la viabilidad de las etapas de transporte, inyección y almacenamiento tras la cocaptura CO2/impurezas (procedentes de procesos “oxy-bio”) dentro de la tecnología CCS.

Línea 3. Producción de H2 y utilización de CO2, mediante la aplicación del Power-to-Gas.

El objetivo general en esta línea de investigación es evaluar la conversión del CO2 en metano renovable para contribuir a la expansión de la economía del hidrógeno verde y a la descarbonización de las industrias intensivas en carbono. Este concepto innovador se basa en la integración del almacenamiento químico de energía renovable (Power to Gas, PtG) y la captura de CO2 (tecnologías de oxicombustión). Concretamente, esta línea se centra en industrias de alto valor socio-económico, que no se pueden descarbonizar completamente mediante electrificación debido a las emisiones de CO2 inherentes a los procesos implicados.

Como objetivos parciales dentro de este objetivo específico del grupo, se pretende:

  • Diseñar, construir y operar un nuevo reactor de metanización para la instalación existente a escala de laboratorio para ser operado con diferentes composiciones de gases de oxicombustión y distintos ratios H2/CO2. Este objetivo también incluye la simulación de la instalación ampliada. 
  • Diseñar, ejecutar y analizar pruebas experimentales de metanación en la instalación del grupo bajo condiciones realistas en los procesos industriales investigados. Se analizará el efecto de impurezas típicas de dichos procesos industriales y de las condiciones de operación en cada caso.
  • Diseñar, ejecutar y analizar pruebas experimentales de oxicombustión bajo diferentes composiciones de gas sintético y bajo diferentes condiciones de operación.

Línea 4. Procesos de captura de CO2 en automoción y utilización de GNC.

El objetivo general de esta línea de investigación es estudiar la viabilidad de instalar sistemas de captura y almacenamiento de CO2 (CCS) a bordo de vehículos impulsados por motores de combustión interna alternativos (MCIA). Los objetivos específicos son: 1) Identificar las tecnologías CCS más aptas para su incorporación en vehículos de gas natural vehicular (GNV) desde la perspectiva de los consumos energéticos y la ocupación de espacios. 2) Evaluar la influencia de los procesos de CCS en el comportamiento de los motores y establecer los sistemas integrados más óptimos. 3) Estudiar la viabilidad tecno-económica de la captura de CO2 a bordo para la reducción de las emisiones de CO2 del sector del transporte, y 4) Establecer el potencial de esta nueva propuesta en el marco de la economía circular a través del uso del CO2 capturado para la fabricación de gas natural sintético y su uso en los motores de combustión interna alternativos (MCIA).