RIS3CAT CoSin: combustibles sintètics

Què és?

 
CoSin és un projecte de la Comunitat RIS3CAT Energia, creada per la Generalitat de Catalunya a través d’ACCIÓ, en la qual s’engloben projectes de recerca industrial, desenvolupament experimental i innovació orientats a transformar el sector energètic envers un model més sostenible i eficient.

L’objectiu del projecte CoSin és desenvolupar combustibles sintètics que permetin el seu emmagatzematge de forma química, per resoldre així el repte que es presenta amb les energies renovables a gran escala. 

La prioritat d’aquest projecte d’utilitzar el carboni d’origen biogènic s’emmarca dins d’una economia circular en l’entorn del CO2, que contribueix a la millora mediambiental i la disminució de les emissions de CO2. Es preveu, a més, la possible utilització de fonts de carboni com la biomassa forestal, purins o llots de depuradora que aporten un valor social i mediambiental afegit.

Els esforços del projecte se centren, d’una banda, en el disseny, la construcció i l’operació experimental d’una planta prototip que integrarà la producció biometà, mitjançant la separació del CO2 i CH4 del biogàs, i la transformació del CO2 del mateix biogàs o del biometà en un gas ric en metà (> 98%) mitjançant la reacció controlada amb hidrogen, procedent de l’electròlisi d’aigua.
D’altra banda, es desenvoluparan sistemes més eficients per obtenir hidrogen a partir d’electròlisi a alta temperatura o de la coelectròlisi conjunta d’H2O i CO2 per obtenir barreges controlades d’H2 i CO com a elements d’entrada per a diferents rutes de síntesi química.

Assortidor al vehicle

Participació de Naturgy

 Es tracta d’un projecte que liderem des de Naturgy, per al qual actuem com a coordinadors del consorci i en què som responsables del disseny del sistema de monitoratge online de la planta prototip d’enriquiment del biogàs i metanització del CO2, així com de l’estudi de caracterització i usos finals del biometà.

El consorci el componen set entitats més, que inclouen empreses, centres tecnològics i una universitat, amb seu a Catalunya.

 

Participación de Naturgy

Tecnologies utilitzades


El projecte CoSin planteja un innovador procés per transformar el biogàs generat mitjançant la digestió anaeròbia de llots de les estacions depuradores d’aigües residuals (EDAR) en biometà amb prou qualitat per ser injectat a la xarxa de gas natural.

El procés consta de la neteja i la purificació del biogàs generat durant la digestió anaeròbia, una posterior etapa d’enriquiment o separació del CO2 i una planta pilot de metanació per a la producció de CH4 a partir del CO2 separat o directament a partir del biogàs depurat, maximitzant d’aquesta manera la producció de biometà.


Proceso de transformación del biogás
El projecte s’estructura en tres blocs de tecnologies que constitueixen el procés per a la síntesi de combustibles, metà i altres productes de valor afegit, a partir del carboni biogènic.
Biometà

L’objectiu principal d’aquest bloc és validar la viabilitat tècnica i econòmica de la conversió del biogàs generat en les EDAR en biometà mitjançant processos d’enriquiment.

El procés d’enriquiment o upgrading del biogàs consisteix en la separació dels seus dos principals components, CH4 i CO2, de manera que s’obté metà CH4 gairebé pur, amb un poder calorífic significativament més alt que el del biogàs brut i que pot ser compatible amb els usos del gas natural quan compleix els requeriments de qualitat establerts per la normativa.

Per a aquesta validació es construirà i operarà una planta prototip d’enriquiment de biogàs en una EDAR, amb una primera fase de neteja del biogàs en què s’eliminaran els principals contaminants, i una segona fase de separació en què se separarà el CO2 del biometà i s’enviarà aquest CO2 a la unitat de metanació.
Electrolitzadors i coelectrolitzadors
L’objectiu principal d’aquest bloc és desenvolupar un sistema de generació de conversió d’energia elèctrica en hidrogen i gas sintètic per a la generació de combustibles sintètics per reacció catalítica. La tecnologia utilitzada per a la producció d’hidrogen i gas sintètic és l’electròlisi d’alta temperatura (Solid Oxide Electrolysis Cells, SOEC). Aquesta tecnologia entreveu altes eficiències (> 90%), règim d’operació dinàmic (acoblable a renovables) i alts ritmes de producció (> 10 kA/m2 de corrent injectat i > 200 mol H2/h·m2). Cal remarcar que, actualment, la tecnologia de coelectròlisi per a la generació de gas de síntesi (H2/CO) a partir d’H2O i CO2 es troba en una fase de recerca i desenvolupament.
Metanació del CO2
En aquest bloc s’implementarà un prototip o planta experimental de metanació que permeti la viabilitat tècnica i econòmica d’aquesta tecnologia per a la producció de combustibles sintètics, essencialment metà.

El prototip s’alimentarà del CO2 procedent de la planta d’enriquiment del biogàs, i la metanació del CO2 es realitzarà mitjançant un reacció termocatalítica de reducció del CO2 segons la reacció de Sabatier (CO2 + 4·H2 -> CH4 + 2·H2O).

A la planta prototip de metanació del CO2 s’ha previst integrar diferents tecnologies per al monitoratge de la composició dels gasos de procés, així com l’acoblament de la nova tecnologia d’electròlisi d’alta temperatura o l’assaig de nous catalitzadors a fi d’optimitzar costos d’operació i manteniment.

Dins d’aquest bloc es dissenyarà i construirà el sistema experimental d’un reactor catalític DBD plasma a escala de laboratori per validar la tecnologia de metanació per plasma.
  • Objectius

     Dur a terme la producció de combustibles sintètics i processos químics relacionats, a partir del carbó d’origen biogènic, o mitjançant la reutilització de diòxid de carboni i/o aigua.

     Desenvolupar una alternativa per als gasos sintètics com a elements d’emmagatzematge d’energia a gran escala que faciliti una intensitat més alta en la introducció i l’ús d’energies renovables.

     Millorar les eficiències dels processos d’electròlisi i coelectròlisi d’aigua i CO2 per a l’obtenció d’hidrogen i gas de síntesi com a elements precursors dels processos de síntesi de gasos i líquids combustibles.

     Ser una referència internacional en el coneixement i el desenvolupament de la tecnologia en l’entorn dels combustibles sintètics a partir del carboni i de l’aigua.

     
  • Avantatges

     Contribució al desenvolupament de les energies renovables , oferint una alternativa per a l’emmagatzematge d’aquesta energia, mitjançant l’emmagatzematge d’energia en forma química.

     Contribució a una economia circular en l’entorn de les emissions de CO2 mitjançant la seva disminució efectiva , en emprendre l’ús en un bucle tancat de carboni d’origen biogènic.

     Contribució a la millora mediambiental , en aprofitar la biomassa residual (llots de depuradora, purins, etc.) com a font de carboni per a la producció de combustibles sintètics.

     Desenvolupament de noves oportunitats de negoci en nous productes, components i tecnologies d’alt valor afegit.

     Contribució a la interconnexió energètica entre les xarxes d’energia elèctrica i de gas promovent noves oportunitats, projectes i models energètics.

Aquest lloc utilitza galetes pròpies i de tercers per personalitzar la teva navegació i analitzar la teva activitat al web amb objectius estadístics i per mostrar publicitat. Si hi continues navegant, considerem que n’acceptes l’ús.