Cómo el CO2 residual está ayudando a convertir la energía renovable en combustible líquido

Si las diferentes industrias comparten recursos, datos y materiales, todo el ecosistema podría ser más sostenible.

Industria
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Almacenar la energía generada por los fuertes vientos o el brillante sol convirtiéndola en combustible líquido como el metanol puede ayudar a asegurar que la energía verde no se desperdicie, sin tener que depender de las baterías.

El metanol se puede fabricar a partir de CO2 capturado de fuentes industriales, combinado con hidrógeno extraído del agua utilizando el excedente de energía renovable. Y el combustible resultante puede utilizarse en automóviles o barcos, reduciendo el uso de combustibles fósiles, así como las emisiones de gases de efecto invernadero.

“Estamos transformando la energía renovable en un combustible líquido que puede ser utilizado en motores de combustión interna estándar", dijo David Cuesta, de la consultoría española de energía i-deals. “Al final estás tomando un vehículo estándar y, de alguna manera, lo estás "electrificando", añadió.

Cuesta coordinó el proyecto MefCO2, que mostró cómo la industria puede desempeñar un papel en la conservación de las energías renovables a medida que se producen y ayudar a absorber algunas de las fluctuaciones inherentes a la producción de energía sostenible.

El proyecto utilizó la tecnología de captura de carbono en una central eléctrica de carbón en Alemania para demostrar el proceso, almacenando algunas de las emisiones como metanol.

La reproducción del proceso a escala también podría ayudar a reducir las importaciones de metanol de la UE, que se almacena y transporta fácilmente pero que actualmente se produce a partir de materias primas fósiles. Además de su uso como combustible, el metanol es una materia prima de uso generalizado en la industria química.

Electrificación

El hidrógeno producido a partir de fuentes renovables ha sido reconocido desde hace mucho tiempo como un combustible limpio, pero dar el paso adicional de producir metanol proporciona un producto de mayor densidad energética, sin las exigencias técnicas del almacenamiento y el transporte a alta presión, o la necesidad de proporcionar una nueva infraestructura para el uso de los consumidores minoristas.

Un obstáculo para el uso de la energía renovable para separar el hidrógeno del oxígeno del agua fue la demanda de algunos sistemas de electrólisis de suministros constantes de energía. Pero el uso de innovaciones como la tecnología de membranas de electrolitos poliméricos (PEM) permite flexibilidad para ajustarse a las fluctuaciones naturales de las condiciones.

El MefCO2 también preparó el camino para que las energías renovables sean aprovechadas por otras industrias emisoras de carbono como la siderúrgica, donde i-deals está coordinando el proyecto FReSMe para producir metanol como combustible para los transbordadores oceánicos. Los motores a batería de gran escala pueden no ser viables para esos buques, pero el metanol puede ser fácilmente aprovechado.

Renovables

Al cumplir con varias normas, como la reducción de la huella de CO2, el metanol puede ser considerado un combustible renovable, que puede obtener una prima de las empresas que trabajan para reducir sus emisiones de carbono.

Ese ingreso adicional para el productor puede cubrir el costo de la infraestructura y proporcionar un incentivo económico adicional.

“Estamos ayudando a ciertas industrias a descarbonizar e incluso pueden obtener beneficios de esto, de modo que la descarbonización no sea una carga tan grande", dijo Cuesta.

La coordinación entre los actores de la industria para proporcionar materias primas para la energía renovable, así como la gestión cuidadosa de la producción y el almacenamiento, puede ayudar a suavizar las fluctuaciones de la oferta y la demanda de energía verde, estabilizando la red y haciendo que la captura y el uso del carbono sea más viable económicamente.

Ese tipo de coordinación es un elemento esencial de la simbiosis industrial, en la que diferentes industrias comparten recursos, datos y materiales para hacer más sostenible todo el ecosistema.

Trabajar de esta manera podría ayudar a la industria a desempeñar un papel más importante en la producción y el uso de energía renovable. Tal coordinación podría asegurar que los productos de desecho o subproductos de un proceso - como el CO2 - puedan ser utilizados como materia prima para otro, como en el proyecto MefCO2.

"Si soy una empresa y actúo sola, tiendo a satisfacer lo que creo que es mejor para mí", dijo Andrea Ballarino, del Instituto Italiano de Tecnologías Industriales Inteligentes y Sistemas para la Fabricación Avanzada (STIIMA-CNR). “Pero si puedo combinar mi acción con la de otras empresas, puedo lograr una simbiosis y puedo lograr un óptimo global - así como mi propio óptimo”, añadió.

Colaborar

Ballarino coordinó el proyecto SYMBIOPTIMA, que demostró que una empresa podía adaptar un subproducto para satisfacer las necesidades de otro usuario, convirtiéndolo en un ingreso extra y reduciendo los costos para el comprador, que podía evitar la compra de alguna materia prima primaria.

Al adoptar ese enfoque, la industria se une para desempeñar un papel fundamental en la reducción de los desechos de todo tipo. SYMBIOPTIMA también se centró en ahorrar en el uso de la energía a nivel de las fábricas individuales, al tiempo que se suavizaba la demanda colectiva de energía de la red, incluidas las renovables, y se podía planificar con mayor precisión.

SYMBIOPTIMA utilizó una estrecha vigilancia de los procesos industriales y la cooperación entre las empresas para demostrar que podían hacer ahorros en el costo de la energía del orden del 10 % - 15 %.

Al construir y ajustar un perfil detallado de la demanda de energía en una fábrica, las herramientas de software fueron capaces tanto de gobernar de manera consciente su producción de energía como de calcular sus compras de energía esperadas. Estas podrían entonces ser agregadas al perfil de otra fábrica y un sistema de software que preservara su anonimato uniría sus compras, haciendo coincidir los picos de demanda de una con un descenso de energía de la otra.

Al escalonar los procesos industriales, el software aseguraba que las fábricas no tuvieran que pagar los precios máximos exigiendo la máxima potencia al mismo tiempo. El resultado fue reducir los costos de ambas fábricas, así como ayudar al administrador de la red a equilibrar la demanda, y planificar qué energía de reserva puede ser necesaria para apoyar los insumos renovables.

Atractivo

Además de la planificación energética, las industrias podrían ajustar las características de sus subproductos y cronometrar su disponibilidad para hacerlos más atractivos para otros usuarios industriales. “Al final del día y al final del mes proporciona una ventaja económica, dinero en el bolsillo”, dijo Ballarino.

Uno de los objetivos de SYMBIOPTIMA era descubrir oportunidades económicas en las cadenas de valor de las empresas e incluso de las industrias que pueden no tener vínculos obvios y donde los jugadores claramente no son competidores.

Entre ellas se incluía una colaboración a cuatro bandas entre una fundición, una fábrica de cemento, un molino de papel y un fabricante de ladrillos. El programa informático Symby-Net desarrollado durante el proyecto mostró cómo la escoria y la arena de desecho de una fundición podían ser utilizadas por una fábrica de cemento y una fábrica de ladrillos. Y la fábrica de ladrillos también podía reutilizar el lodo sobrante de la fabricación de papel, reduciendo su necesidad de arcilla cruda.

Ballarino señaló que los incentivos para cooperar van desde los beneficios financieros hasta la garantía de la seguridad a largo plazo de los recursos escasos o el cumplimiento de los reglamentos, como los que fomentan la sostenibilidad ambiental o la producción de energía renovable. “Tenemos una serie de empresas para las que los recursos son escasos, la eficiencia energética es un problema y la sostenibilidad es una necesidad", dijo Ballarino. "Y la única manera de lograr todos estos objetivos es colaborando, por lo que necesitamos las herramientas para colaborar", añadió.

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