VALORIZACIÓN DE CO2 PROCEDENTE DE LA INDUSTRIA REPOSTERA

Abstract

Este trabajo fin de grado se centra en las posibilidades de valorización del dióxido de carbono (CO2) procedente de la industria repostera. Para ello primeramente es necesario separarlo del resto de especies contaminantes, haciendo uso de una de las tecnologías de separación que existen dentro del ámbito de la ingeniería química, la destilación criogénica. Tras la optimización de las simulaciones realizadas en Aspen Plus junto con información publicada en artículos científicos, se determinó que los mejores resultados de separación los aportaba una columna de destilación criogénica con unos valores de recuperación (RCO2) y pureza (XCO2) de dióxido de carbono expresados en masa del 99,91% y 99,95% respectivamente. Una vez separado el dióxido de carbono, se estudiaron diversas posibilidades de valorización, como transformarlo en metanol, producir carbón activo mediante activación física o química, y la producción de distintos carbonatos. Finalmente se han comparado dos líneas de trabajo: la producción de gasificante o bicarbonato sódico (NaHCO3) y la producción de calcita o carbonato cálcico (CaCO3). Para obtener gasificante son necesarios unos requisitos de pureza indispensables, ya que es un producto que se utiliza en la industria de alimentos y bebidas, y con una columna de destilación criogénica fue posible cumplir dichos requisitos. Una vez separado el CO2, mediante un reactor cinético en Aspen Plus que opera a 5ºC y 1 bar, con un volumen de 110 m3 y una relación molar de 1,6 Na2CO3/CO2 y H2O/CO2 a la entrada del reactor, se consiguió una conversión del CO2 (YCO2) del 99,9% y producir 2077,54 kg/h de NaHCO3 a partir de 549,32 kg/h de CO2. Para obtener calcita con el dióxido de carbono preparado para reaccionar con óxido de calcio (CaO), se optimizó la producción de CaCO3 con un reactor cinético en Aspen Plus, concluyendo en unas condiciones de operación óptimas de 285ºC y 1 bar, con un volumen de 88 m3 y una relación molar de 6 CaO/CO2 a la entrada del reactor, se obtiene una YCO2 del 99,9% y a su vez producir 1247,95 kg/h de CaCO3 a partir de 549,32 kg/h de CO2. Dado que para producir calcita no existen requisitos de pureza del CO2 a utilizar, se realizará una comparación de los costes de la columna y el reactor en función del grado de separación conseguido, determinando que una separación del CO2 del 99,9% es la idónea para reducir los costes totales. Se evaluaron por tanto estas dos líneas de trabajo realizando además un análisis económico, para determinar cuál es la que aporta mejores resultados. En forma de beneficios para la empresa repostera, se considera la reducción de las tasas a pagar derivadas de las emisiones y los beneficios del producto final. Con un análisis económico a 15 años de operación: la producción de gasificante resultó en un VAN de 3,7 mill. €, un TIR del 24% y un Pay-Back dinámico de 6 años y 3 meses, mientras que con la producción de calcita, se obtuvieron un VAN de 10 mill. €, un TIR del 36% y un Pay-Back dinámico de 4 años y 7 meses, siendo esta segunda la línea de trabajo elegida como más rentable.