¿Podemos reciclar el carbono capturado para producir hidrógeno verde y biomasa?
29 febrero 2024
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Una empresa innovadora está desarrollando un nuevo método de reciclaje de carbono. Entérate de cómo.
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Por Nathan Ashcroft y Waleed Al Madhoun
Este blog fue elaborado en colaboración con Hydrobe®, una empresa innovadora que está trabajando en una tecnología para reducir y reciclar las emisiones de carbono.
La crisis climática ya es una realidad, y necesitaremos ideas creativas y un enfoque en el que todos colaboren para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y dejar un planeta más limpio para las generaciones futuras. Por eso buscamos trabajar con empresas innovadoras que estén desarrollando nuevas maneras de enfocar la descarbonización y la transición energética.
De hecho, ahora mismo estamos trabajando con Hydrobe®, una empresa australiana que puede haber logrado un gran avance en la reducción de las emisiones de carbono. Hemos trabajado mucho en la captura de carbono, pero este proceso no se parece a nada que hayamos visto antes. Por lo general, ayudamos a nuestros clientes a capturar carbono y, o bien secuestrarlo a profundidad, donde puede almacenarse de forma segura, o bien transportarlo a las industrias para su uso en procesos como la producción de amoníaco o el procesamiento de alimentos. El proceso de Hydrobe es diferente.
Lo que Hydrobe está desarrollando es una tecnología para capturar y reciclar carbono de un modo que requiera menos energía y produzca múltiples beneficios en el proceso. El proceso empieza con la introducción del carbono capturado a su biorreactor. Dentro de los biorreactores hay un ecosistema de microorganismos especialmente seleccionados que transforman las moléculas de dióxido de carbono (CO₂) y agua (H20) en productos utilizables como biomasa e hidrógeno verde, un componente clave de la transición energética.
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El proceso de Hydrobe busca convertir el carbono en hidrógeno verde y biomasa.
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Y aquí viene lo mejor: este proceso busca secuestrar carbono de forma biológica y sin necesidad de energía térmica o mecánica. Apunta a ser una solución de descarbonización a escala industrial y basada en la naturaleza, capaz de capturar carbono justo en la fuente y procesarlo utilizando muy poca energía. Y lo que es mejor aún, los biorreactores de Hydrobe son modulares. Esto permitiría a los usuarios apilarlos in situ para atender las necesidades de los productores de carbono a gran y a pequeña escala.
A continuación, examinaremos a fondo este innovador proceso y cómo puede ayudarnos a gestionar nuestras emisiones de carbono de forma más sostenible.
Un camino hacia la reducción de las emisiones de carbono
Empecemos por el principio. Imagina que operas una mina, una central eléctrica o una fábrica de acero (en realidad, cualquier industria de grandes emisiones de carbono). Sabes que necesitas reducir tu huella de carbono, pero tus operaciones requieren una enorme cantidad de energía. Te esfuerzas por electrificar y empezar a utilizar fuentes de energía renovables como la eólica, la solar o la hidroeléctrica. Pero al fin y al cabo tendrás que seguir usando combustibles de carbono para operar de manera eficaz.
Así que recurres a las tecnologías de captura de carbono para ayudar a reducir las emisiones de tu operación. El carbono puede capturarse en la fuente, antes o después de la combustión. Una vez capturado ese carbono, ¿qué haces con él? Tradicionalmente, hay principalmente dos opciones. La primera consiste en secuestrar el carbono en las profundidades del subsuelo, donde se almacena de forma segura y permanente. La segunda es transportarlo a las industrias para su uso, ya sea por camión, ferrocarril o tuberías. Por ejemplo, el carbono es un activo para la agricultura y el procesamiento de alimentos. Podemos utilizar el carbono para fabricar fertilizantes para la producción de cultivos y también puede ayudar a mantener frescos los productos que son transportados por largas distancias. Esto es reciclaje de carbono y nos permite obtener más valor de nuestros recursos.
" }Capturar el carbono es excelente, pero convertirlo en hidrógeno verde y biomasa amplifica los beneficios para todos.
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Pero, ¿y si pudiéramos obtener aún más valor de nuestro carbono capturado? Esto es lo que Hydrobe cree que es posible y que está impulsando sus esfuerzos para desarrollarlo. Entonces, pensemos en una tercera opción de cómo manejar el carbono capturado: el “secuestro” biológico. En lugar de almacenar o transportar el carbono, ¿qué pasaría si lo recicláramos de forma que nos proporcione productos valiosos? Aquí te lo explicamos.
Imagina que tomas el carbono capturado y lo introduces en una cámara del tamaño de un container de carga. La cámara contiene algas microbianas, agua y luz. Los microorganismos convierten el dióxido de carbono capturado en hidrocarburos. Estos hidrocarburos pasan por otras cámaras de similar tamaño y se descomponen en gas de hidrógeno y un líquido que contiene biomasa sólida, azúcares, lípidos y proteínas. Luego, el gas de hidrógeno sale del biorreactor mediante una tubería y puede utilizarse en el mismo lugar o venderse. La biomasa y otros compuestos se recuperan o siguen siendo procesados para obtener productos como fertilizantes, aceites, bioplásticos y nutracéuticos. Y se repite el proceso.
Interesante, ¿verdad? Se trata de un proceso nuevo e innovador que nos fascinó. Si se pudiera implementar a mayor escala, sería una herramienta muy valiosa para ayudar a muchas industrias (especialmente las que son difíciles de electrificar) a descarbonizar sus operaciones y aprovechar los beneficios resultantes. Veamos más a fondo este proceso de secuestro biológico de carbono y lo que necesitamos para impulsarlo.
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Los biorreactores de Hydrobe son modulares y pueden apilarse en el lugar según la necesidad. (Créditos: Ross Dungey)
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¿Cómo funciona el proceso de Hydrobe?
Como mencionamos antes, la tecnología de Hydrobe aún se encuentra en desarrollo. Pero, a modo de hipótesis, imaginemos que funciona y está disponible a gran escala.
Supón que eres un productor de carbono que acaba de decidir emplear Hydrobe. Tu operación es responsable de una cantidad significativa de emisiones de carbono, por lo que adquieres biorreactores de Hydrobe para ayudar a contrarrestarlas. Recuerda que estos biorreactores son modulares y pueden ser apilados en el lugar según la necesidad. Llegan los biorreactores a tu proyecto y los instalan en fila o en torre. Si se instalan en filas ocuparán más espacio, pero si se apilan unos sobre otros requerirán más energía.
Ahora que los biorreactores están instalados, puedes empezar a alimentar carbono a las cámaras. El carbono se emulsiona con el líquido compuesto por agua y algas microbianas. Con la ayuda de la luz, las algas convierten el dióxido de carbono en oxígeno y energía. La energía se produce en forma de biomasa compuesta de azúcares. A continuación, la biomasa pasa por una secuencia de biorreactores que utilizan una combinación única de bacterias, que liberan eficazmente esos azúcares en una fase líquida antes de la fermentación. Con ello, se libera energía de forma natural sin necesidad de energía adicional. Las limitaciones termodinámicas siguen estando ahí, la diferencia con el proceso de Hydrobe es que las alternativas de energía térmica, química o mecánica se sustituyen por energía biológica. El carbono contenido en tus emisiones activa la energía biológica.
Mediante este proceso, se convierte más carbono a su estado sólido que el que se genera por el consumo de energía necesario para la iluminación, el movimiento de líquidos o el flujo de gases. Por lo tanto, los productos finales, como el gas de hidrógeno, no contienen carbono. El hidrógeno puede servir como fuente de energía in situ o venderse como hidrógeno verde a quienes lo necesiten. Todo el dióxido de carbono no convertido en sólido puede volver al proceso o utilizarse para crear metanol o gas sintético, mientras que la materia orgánica rica procedente de los reactores puede emplearse como biomasa de alta calidad.
Como se puede ver, son múltiples los posibles beneficios de este enfoque, desde el secuestro de carbono utilizando poca energía hasta la producción de hidrógeno y biomasa. ¿Cuándo estará disponible esta tecnología a escala amplia para los productores de carbón?
Los expertos de Hydrobe empezaron a investigar esta tecnología alrededor del año 2017, cuando buscaban formas más eficientes de generar hidrógeno. Esto los llevó por la ruta de considerar la ciencia agrícola y soluciones biológicas. En el 2022, Hydrobe incorporó a nuestro equipo para prestar una combinación de servicios de asesoramiento técnico-económicos relacionados con el desarrollo tecnológico y la escalabilidad del proceso de producción. En la actualidad, Hydrobe ha demostrado que la ciencia funciona en un ambiente de laboratorio y está construyendo una planta de demostración en Melbourne (Australia) para demostrar que pueden llevar a cabo el proceso a gran escala. La planta de demostración debería estar lista en el 2024 y, una vez terminada, mostrará a los posibles clientes cómo pueden llevar a cabo la descarbonización de una forma más inteligente y con menor consumo de energía.
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Hydrobe ha demostrado que la ciencia funciona en un ambiente de laboratorio y actualmente está construyendo una planta de demostración en Melbourne (Australia). (Créditos: Ross Dungey)
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La innovación es crucial en la lucha contra la crisis climática
La transición energética exige que expertos de todos los sectores se unan para reducir las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero. Hemos visto avances en la producción de energías renovables como la solar, la eólica y la hidroeléctrica. Pero aún tenemos que encontrar soluciones para gestionar el carbono capturado proveniente de la generación de energía a partir de combustibles fósiles. Tenemos métodos tradicionales para hacerlo, pero la innovación nos está ayudando a evolucionar. Por eso nos enorgullece y nos entusiasma trabajar con empresas como Hydrobe, que están superando los límites de la creatividad y llevando el debate sobre la descarbonización a lugares desconocidos.
Consideramos que la captura de carbono es una parte fundamental de la transición energética. Sin embargo, también nos entusiasma el componente de hidrógeno de este nuevo proceso. Capturar el carbono es excelente, pero convertirlo en hidrógeno verde y biomasa amplifica los beneficios para todos. Tenemos un gran interés por ver adónde llegará esta tecnología en el futuro y nos complace colaborar estrechamente con Hydrobe en este enfoque innovador.
Esta publicación de blog, traducida del inglés, apareció primero en el sitio global de Ideas de Stantec.
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