Según las simulaciones de procesos de SECLG en la Universidad de Johannesburgo, los procesos industriales prometedores pueden convertir los desechos de caña de azúcar en gridas en hidrógeno verde de manera mucho más eficiente de lo que se pensaba anteriormente.
Esta simulación muestra la alta eficiencia energética del hidrógeno verde, produciendo una pequeña porción de alquitrán no deseado, monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) y nitrógeno (N) en comparación con las plantas de gasificación de biomasa tradicionales.
Este proceso podría ayudar a descarbonizar futuras industrias intensivas en energía como el acero y el cemento.
Los métodos de gasificación a gran escala producen demasiado alquitrán
Los métodos de gasificación a gran escala actualmente en uso no son eficientes energéticamente, no tienen altas tasas de hidrógeno verde y las tasas de TAR y otros subproductos dañinos.
El profesor Bilainu Oboirien de la Universidad de Johannesburgo explicó:
«Aquí, el dióxido de carbono producido no es capturado por el proceso. Además, debido al alto rendimiento de alquitrán, se requieren muchos equipos adicionales para la limpieza, lo que aumenta significativamente los costos operativos».
Una forma más eficiente de producir hidrógeno verde
Un método mucho más efectivo para gasificar la biomasa, como el bagazo, se llama gasificación de bucle químico (SECLG), lo que mejora la sorción. Durante la última década, varios grupos de investigación han desarrollado reclg.
En comparación con los métodos utilizados en la industria actual, SECLG puede producir hidrógeno verde con una pureza mucho mayor con un mayor rendimiento de la biomasa. También es mucho más eficiente energéticamente y puede capturar carbono dentro del proceso en sí.
El profesor OBOIRIEN y el candidato maestro de la UJ, Lebohang Gerald Motsoeneng, crearon un modelo matemático del proceso de reclg.
Siguieron esto con un Aspen integral más simulación del proceso de reclg a escala de laboratorio. Compararon dos óxidos metálicos conocidos utilizados como portadores de oxígeno en el proceso para ver cómo estos afectan el rendimiento de hidrógeno y otros parámetros.
Alto hidrógeno y bajo rendimiento de alquitrán
«Para SECLG, nuestro modelo estima el equilibrio de hidrógeno (62-69%), monóxido de carbono (5-10%), dióxido de carbono (menos del 1%), alquitrán (menos de 1 g/nm3), nitrógeno (menos del 5%) e hidrocarburos», dijo Oboirien.
Esto significa que los altos rendimientos de hidrógeno verde, las bajas concentraciones de alquitrán y la baja dilución de nitrógeno en el gas pueden reducir significativamente los costos económicos al reducir el equipo adicional requerido.
Se espera que la calidad del hidrógeno sea buena. Sin embargo, se requiere una purificación adicional para alcanzar gases de grado industrial que estén disponibles para procesos vinculados.
Escalar el método de aplicación real
Actualmente, este modelo no aborda la degradación de los portadores de oxígeno y los materiales adsorbentes a lo largo del tiempo en aplicaciones del mundo real.
Además, la transmisión y la separación eficiente de cenizas no deseadas y materiales sólidos de carbón no fueron modelados o simulados, pero se requieren para sistemas de reclg viables.
Oboirien dijo: «Actualmente estamos desarrollando pruebas experimentalmente adicionales del concepto en un entorno a escala de laboratorio. Esperamos que a través de estos experimentos podamos validar estos modelos contra datos experimentales».
Además, SECLG requiere una temperatura de aproximadamente 600 ° C, una presión de aproximadamente 5 bar y múltiples ciclos. En este caso, también se requiere un sistema de transporte para portadores de oxígeno de óxido metálico y materiales adsorbentes.
Estos permiten el «efecto de bucle» del catalizador continuo y los ciclos de captura de carbono del proceso.
«Este estudio requiere que las inversiones en infraestructura y la colaboración entre industrias sean sostenibles y, con suerte, se den cuenta de las posibilidades de la tecnología de reclg de hidrógeno verde», concluyó Oboirien.
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