Proceso steam-iron para la producción de hidrógeno

Abstract

El empleo globalizado de los combustibles fósiles como principal fuente de energía ha provocado que se llegue a la actual situación medioambiental, donde la contaminación se ha convertido en uno de los problemas más graves de la sociedad. En este marco, se posiciona el hidrógeno como una opción de futuro muy prometedora, pues se trata de un vector energético que muestra una gran ventaja respecto a la electricidad y es que además de la gran variedad de fuentes de la que puede ser obtenido, incluida las fuentes renovables, puede ser almacenado. En la actualidad, casi la totalidad del hidrógeno se produce mediante el reformado con vapor de gas natural pero existe una gran variedad de métodos para su producción, muchos de ellos producirían el llamado hidrógeno verde, es decir, libre de emisiones contaminantes durante su producción. Uno de esos muchos métodos de producción de hidrógeno es el proceso Steam-Iron que, aunque se conoce desde principios del siglo XX, ha recobrado mucho interés en la actualidad debido a que no es necesario el empleo de unidades PSA, evitando su alto coste. Este proceso de producción se basa en la alternancia de ciclos redox en los óxidos de hierro que emplea. El hidrógeno es producido durante la etapa de oxidación y se obtiene mezclado únicamente con vapor de agua que se condensa. En esta memoria se estudia la viabilidad de una planta que se diseña basándose en este proceso y empleando una corriente reductora producto de la gasificación de biomasa de chopo, produciéndose, por tanto, hidrógeno de origen renovable. El principal problema presente a la hora de diseñar esta planta es que las corrientes con dicho origen no son capaces de reducir los óxidos hasta hierro (Fe) debido a sus bajas concentraciones en el equilibrio H2O-H2 de hidrógeno y, en el equilibrio CO2-CO de monóxido de carbono, repercutiendo en una menor producción. Aun así, se propone una mejora consistente en la condensación del vapor de agua de esta corriente que tiene como resultado una producción cuatro veces superior a la que se obtendría sin dicho pretratamiento. Pero, aunque se realice esta mejora, el proceso Steam-Iron descrito sigue presentando una baja producción debido a la inviabilidad de capturar el CO2 de la corriente reductora empleada, responsable del que poder reductor no sea suficiente para conseguir la reducción hasta hierro. Por último, se realiza una comparación del rendimiento y los costes de la planta diseñada con una planta que emplea la misma corriente de entrada y que basa su método de producción de hidrógeno en la reacción WGS y en una unidad de separación PSA. Se confirma con esta comparación que la planta diseñada tiene una baja producción, y por tanto un menor rendimiento, y un mayor coste de producción lo que hace que, hoy por hoy, no pueda competir con la planta WGS.