Los ingenieros de la Universidad Estatal de Ohio han desarrollado una tecnología que pueden convertir combustibles fósiles y biomasa en productos útiles, como gasolina y electricidad, sin emitir dióxido de carbono al aire.

Creen que este será un paso importante para permitir que las industrias creen energía limpia hasta que las energías renovables, como la solar y la eólica, estén más disponibles y sean asequibles para su uso.

La tecnología utiliza un proceso llamado bucle químico y funciona mediante el uso de pequeñas partículas de óxido metálico que transportan oxígeno a reactores de alta presión. A medida que estas partículas recorren el sistema, esencialmente queman combustibles fósiles y biomasa sin la presencia de oxígeno en el aire, lo que provoca una reacción química que no emite dióxido de carbono.  

Dra. Liang-Shih Fan, Profesor universitario distinguido en ingeniería química y biomolecular en OSU, ha estado trabajando en esta investigación durante más de 40 años.

Hace cinco años, Fan y su equipo demostraron una parte de esta tecnología, a la que llamaron combustión de bucle químico directo del carbón (CDCL), liberando con éxito energía del carbón y evitando que más del 99 por ciento de las emisiones de dióxido de carbono ingresen al aire. Su descubrimiento clave fue el resultado del uso de partículas de óxido de hierro, que suministraron el oxígeno para la combustión química en un reactor de lecho móvil y, después de la combustión, recuperaron el oxígeno del aire para comenzar el ciclo nuevamente.

El estudio es publicado en la revista Energy & Environmental Science.

Si bien este descubrimiento fue un gran avance en ese momento, el desafío restante fue evitar que las partículas se desgasten para que la tecnología pueda ser útil para operaciones comerciales.

En ese momento, CDLC duró solo 100 ciclos durante más de ocho días de uso continuo. Sin embargo, los investigadores han desarrollado desde entonces una formulación que dura hasta 3000 ciclos, o más de ocho meses de uso continuo.

“Hemos seleccionado elementos de la tabla periódica y podemos identificar elementos que tienen alta reactividad y fuerza física”, dijo Fan. “Es un proceso elaborado en la selección de elementos. Anticipamos que esta partícula tendrá un ciclo de vida superior a 3000 ciclos, como se demostró ”.

Este estudio también es publicado en la revista Energy & Environmental Science.

Hasta ahora, esta ha sido la vida más larga jamás reportada para el transportador de oxígeno. El siguiente paso de los investigadores es probar el portador en un proceso de bucle químico integrado a carbón.

Además, Fan y su equipo han descubierto un método para utilizar bucles químicos para producir "gas de síntesis" o gas sintético, a la mitad de los costos de la tecnología actual. El gas de síntesis es una mezcla que contiene predominantemente dióxido de carbono y oxígeno.

El método, que ha sido patentado, en realidad usa dióxido de carbono para crear una serie de otros productos útiles, incluidos amoníaco, plásticos y fibras de carbono, en lugar de eliminarlo de los gases de escape de la planta de energía para evitar que ingrese a la atmósfera como gas de efecto invernadero.

Cada uno de estos desarrollos ha acercado significativamente la tecnología a la comercialización.

La universidad ya ha comenzado a colaborar con industrias como Linde Group, una empresa que proporciona plantas y suministro de hidrógeno y gas de síntesis, y The Babcock & Wilcox Company (B&W), que produce tecnologías de energía limpia para los mercados de energía.

“Cuando la tecnología de bucle químico se desarrolle comercialmente, tendrá un impacto significativo en la conversión de combustibles fósiles en términos de economía de proceso, eficiencia de conversión de energía, estrategia de reducción de la contaminación y variabilidad en la formación del producto”, dijo Fan.