DISEÑO DE UN SISTEMA DE VALORIZACIÓN DE CO2 PARA LA PRODUCCIÓN DE COMBUSTIBLES SOSTENIBLES

Abstract

El presente estudio evalúa la viabilidad técnica, energética, económica y ambiental de la integración de un sistema de captura y valorización de CO2 procedente de una planta cementera mediante tecnología Ca-Looping, en combinación con su conversión a combustibles sintéticos a través de las rutas de reacción reverse water-gas shift (RWGS) y síntesis Fischer-Tropsch (FT), empleando hidrógeno de origen renovable. El sistema ha sido modelado en Aspen Plus v15, lo que permite analizar los balances de materia y energía de las distintas etapas del proceso: captura y concentración de CO2, producción de gas de síntesis, síntesis de hidrocarburos y separación y upgrading de productos. Los resultados obtenidos muestran que el proceso permite transformar parte del CO2 capturado en combustibles líquidos, obteniéndose una producción aproximada de 32.800 kg/h de fracciones de tipo gasolina, diésel y ceras. Por lo tanto, la conversión de CO2 alcanza un valor de 24% respecto a la alimentación inicial de 430.000 kg/h. Sin embargo, la conversión global del carbono se ve limitada por la conversión incompleta en la etapa RWGS y la distribución característica de productos en la síntesis FT. Desde el punto de vista energético, el sistema presenta una elevada demanda térmica, con un requerimiento neto del orden de 208 MW en condiciones ideales, lo que pone de manifiesto la importancia de la integración energética como elemento clave para la mejora de la eficiencia global del proceso. El análisis tecno-económico indica que el sistema presenta una viabilidad económica preliminar bajo las hipótesis consideradas, reflejada en un valor actual neto(VAN) positivo de 732 M de euros y un periodo de retorno de la inversión estimado en torno a 12 años. Sin embargo, la rentabilidad del proceso está fuertemente condicionada por el coste del hidrógeno renovable, el precio de la electricidad y el valor de mercado de los combustibles sintéticos. Asimismo, se ha realizado una evaluación ambiental cualitativa mediante matrices de Leopold, que pone de manifiesto un balance potencialmente favorable del proceso debido a la captura y valorización del CO2, aunque condicionado por el elevado consumo energético del sistema. En este sentido, el origen renovable de la electricidad se identifica como un factor determinante para garantizar una reducción efectiva de las emisiones.