Primer plano de captura de carbono
12 Sep 2023
Para reforzar un nuevo frente crítico en la lucha contra el cambio climático, GEA ha desarrollado un conjunto de soluciones de captura de carbono adaptadas a las necesidades de los principales emisores industriales.
En la lucha contra el cambio climático, la introducción gradual de energías renovables, los combustibles sostenibles y las prácticas de eficiencia energética ayudarán, sin duda, pero no harán el trabajo sin más. A corto plazo, será fundamental capturar el CO2 de fuentes puntuales para su reutilización o almacenamiento subterráneo a largo plazo. De hecho, la captura de carbono está considerada como la solución a corto plazo más importante para frenar las emisiones de CO2 y encaminar al mundo hacia la consecución de sus objetivos climáticos.1
La captura de carbono se ha utilizado durante décadas para convertir el gas natural en combustible comercial o inyectar el CO2 recuperado en yacimientos petrolíferos para mejorar la recuperación de petróleo. Pero para los grandes emisores industriales actuales de CO2, la captura de carbono es esencialmente un territorio nuevo. Y mientras que las empresas de petróleo y gas siempre han tenido un claro incentivo económico para separar el CO2 de sus flujos de producto, no puede decirse lo mismo de un productor de cemento o acero. En Europa, por ejemplo, estos emisores industriales se enfrentan a la perspectiva de tener que invertir en la captura de carbono y, en consecuencia, aumentar sus precios, mientras siguen compitiendo con los productores de los países que no cuentan con una legislación sobre el CO2. Y no pueden permitirse esperar. La demanda de acción climática por parte de los reguladores, del público en general y del propio planeta es simplemente demasiado urgente.
En resumen, los emisores industriales actuales necesitan una forma rápida, eficaz y económica de capturar y deshacerse de su CO2.
La misión de captura de carbono de GEA
GEA, proveedor desde hace tiempo de soluciones para el control de emisiones, se centra ahora en ayudar a las industrias con grandes emisiones a iniciarse en la captura de carbono. “Para hacer realidad la promesa de capturar el carbono, esto tendrá que abaratarse y ser más fácil de implantar en las distintas industrias”, afirma el Dr. Felix Ortloff, Director de Soluciones de Captura de Carbono en GEA. Ortloff y su equipo se han centrado en cinco industrias en particular: cemento, hierro y acero, vidrio, productos químicos y bioenergía, y han diseñado un conjunto de soluciones de captura de carbono adaptadas a sus necesidades específicas. “En primer lugar, muchas de estas empresas tienen que responder a cambios normativos y seguir sus propios itinerarios de producción neta cero, necesitan ponerse en marcha con bastante urgencia”, afirma Ortloff. “En segundo lugar, sin subvenciones masivas, lo más probable es que quieran empezar a pequeña o mediana escala para gestionar los costes del proyecto y ampliar potencialmente la capacidad en un siguiente paso. En tercer lugar, buscan una solución con una complejidad limitada; en este caso, un único proveedor ayuda a reducir los límites de las baterías. Por último, quieren una solución que pueda integrarse en sus operaciones sin perturbarlas”.
Para cumplir estos requisitos, GEA ha desarrollado una gama integral para captura de carbono que consta de cuatro componentes principales:
- Recuperación de calor residual XECO – Para una máxima economía: el calor de los procesos y los gases de combustión de una planta se utilizan para proporcionar una gran parte del calor necesario para la separación del CO2.
- Pretratamiento de gases SETO – Para una eficacia y longevidad máximas: se eliminan los componentes de traza nocivos de los gases de combustión para maximizar la estabilidad a largo plazo de la química de captura de carbono.
- Fábricas de captura de carbono CEBO – Cuatro plantas de captura de carbono con diferente tamaño a base de aminas ofrecen a los clientes una solución económica y fácil de instalar.
- Uso y secuestro de CO2 NAVO – Las soluciones para purificación, licuefacción, acondicionamiento y transporte de CO2 permiten a los clientes deshacerse de su CO2 capturado, con el fin de reutilizarlo en la producción industrial o almacenarlo a largo plazo
Para Ortloff, la amplia experiencia de GEA en control de emisiones, recuperación de calor residual, y licuefacción y reutilización de CO2, junto con su experiencia básica en diseño, instalación y escalado de líneas de procesos industriales, le da ventaja sobre la competencia. “Nuestras décadas de experiencia en el tratamiento de gases de escape nos permiten ofrecer un concepto de diseño más estandarizado y directo, empleando materiales rentables y más duraderos”, afirma. “También tenemos la fuerza económica para llevar a cabo proyectos de mayor envergadura a un nivel de precios muy competitivo en comparación con otros jugadores establecidos en el sector. Y garantizamos el rendimiento, por lo que el riesgo del proyecto es muy bajo para nuestros clientes”.
Soluciones para captura de carbono de GEA para una reducción óptima y económica del CO2.
Rentabilidad gracias a la recuperación de calor
El paso del proceso de captura de carbono que más energía consume es el calentamiento de la solución de aminas en el recalentador para desorber y separar el CO2 gaseoso. La solución de recuperación de calor residual XECO de GEA aprovecha al máximo el calor residual disponible en la planta para alimentar este paso del proceso y minimizar los costes operativos.
“Algunos de los proyectos emblemáticos actuales de captura de carbono disfrutan de una generosa financiación pública, necesaria para adquirir experiencia con una nueva tecnología, pero la gran mayoría de emisores industriales tendrán que financiar por sí mismos la captura de carbono. Alimentar el proceso de captura de carbono con calor residual recuperado es una excelente manera de minimizar los costes”.- Dr. Felix Ortloff, Director de Soluciones de Captura de Carbono en GEA
- Dr. Felix Ortloff, Director de Soluciones de Captura de Carbono en GEA
Como señala Ortloff, un sistema eficaz de recuperación del calor residual también debe diseñarse en función de las propiedades específicas de los gases de combustión de la planta. La selección del medio portador de calor adecuado, ya sea aceite térmico o vapor, es otro factor importante. “GEA tiene un largo historial en el uso del exceso de calor de los procesos industriales y los gases de combustión para ayudar a sus clientes a mejorar la eficiencia energética de sus plantas”, afirma Ortloff. “Uno de los retos de la recuperación de calor para las plantas de cemento, por ejemplo, son las elevadas cargas de polvo en los gases de combustión del horno, lo que puede afectar gravemente a la longevidad de la unidad de recuperación de calor. Nuestro sistema de recuperación XECO ya ha demostrado su capacidad para funcionar durante años en estas condiciones manteniendo un rendimiento muy bueno en la transferencia de calor”.
Los productores de vidrio también han confiado en la solución XECO de GEA durante más de diez años para mejorar la eficiencia energética. “Dado que la producción de vidrio genera cantidades relativamente grandes de calor residual, nuestra solución de captura de carbono puede ayudar a conseguir una eliminación significativa de CO2, aproximadamente un 40-50%, con poco o ningún aporte energético añadido”, afirma Ortloff.
Pretratamiento de gases para un rendimiento a largo plazo
GEA lleva muchos años proporcionando soluciones de control de emisiones a la industria cementera, siderúrgica, vidrio, productos químicos y bioenergía. “Cada industria tiene su propio perfil de gases de escape y un pretratamiento adecuado de los gases de emisión es fundamental para garantizar un rendimiento óptimo en la captura de carbono”, afirma Ortloff. Esto se debe a que los gases de emisión típicos de estas industrias incluyen componentes de traza, en particular, óxidos nítricos (NOx), óxidos sulfúricos (SOx), aerosoles y partículas sólidas, como el polvo, que afectan negativamente a la estabilidad de la solución de amina utilizada para capturar y eliminar el CO2.
El pretratamiento también implica controlar la humedad de los gases de escape. “Necesitamos mantener estable la concentración de agua en la solución de amina”, explica Ortloff. “Si el contenido de agua de los gases de escape es demasiado alto o demasiado bajo, esto también perjudicará el rendimiento”. El pretratamiento de gases de escape diseñado por GEA también reduce el riesgo de que se formen depósitos en el sistema de captura de carbono, lo que repercute significativamente en los costes de mantenimiento.
Conocer los perfiles de los gases de escape de cada una de estas industrias ayudó a GEA a diseñar su solución SETO de pretratamiento de gases de forma que permite una configuración individualizada de la línea de limpieza de gas. “Nuestra experiencia en el pretratamiento de gases nos permite integrar perfectamente el proceso de separación de CO2 en la línea de gases de emisión de cada cliente para reducir los costes operativos y obtener una captura de carbono con un rendimiento más fiable”, afirma Ortloff.
Captura ágil de carbono
Las plantas de captura de carbono CEBO de GEA se basan en la captura de CO2 a base de aminas de última generación. Esto implica hacer pasar los gases de escape de la planta a través de un disolvente de amina, que elimina el CO2 mediante absorción; a continuación, el disolvente se calienta para liberar CO2 puro para la fase final de reutilización o almacenamiento. Si bien esta es una práctica establecida desde hace tiempo en la industria del petróleo y gas, el reto actual consiste en introducir de forma rápida y asequible la captura de carbono en otras industrias que emiten grandes cantidades de gases. “La captura de carbono basada en aminas en la industria del petróleo y gas suele implicar proyectos a gran escala con caudales de gas muy grandes que son muy costosos de construir, instalar y operar”, afirma Ortloff. “Esto, sencillamente, no se ajusta a las necesidades de nuestras industrias de destino como cementeras, siderurgia, vidrio, productos químicos o bioenergía, en las que existe una gran variedad de caudales de gas y presupuestos. Para servir a estas industrias, necesitamos un enfoque simplificado y más ágil”.
GEA ofrece cuatro plantas de captura de carbono de diferentes tamaños, que van de 16 a 200 Ktpa de capacidad de separación de CO2, y que se basan en el calor residual promedio disponible en diferentes industrias.
“Para una gran fábrica de cemento, el calor residual disponible podría permitirnos capturar el 20% del CO2 de sus gases de escape como primer paso; para una fábrica de vidrio, esa cifra podría ser del 40-50%”.- Dr. Felix Ortloff, Director de Soluciones de Captura de Carbono en GEA
- Dr. Felix Ortloff, Director de Soluciones de Captura de Carbono en GEA
“La bioenergía es interesante porque podemos conseguir emisiones antropogénicas netas negativas de CO2 si se aplica el secuestro de CO2. Esto se debe a que el CO2 capturado procede del crecimiento de la biomasa: captura natural directa del aire, por así decirlo”.
El diseño de las plantas de captura de carbono CEBO de GEA es sencillo y modular. Los contenedores estándar de 40 pies, que sirven de “bloque de construcción”, están premontados para una instalación rápida y cuentan con puertas laterales para facilitar el acceso y mantenimiento. Las plantas de captura de carbono CEBO utilizan materiales resistentes a la corrosión, como el termoplástico o el acero inoxidable. Hay un sistema de control que se optimiza automáticamente preparado para asistencia remota, lo que garantiza la facilidad de manejo y un rápido soporte técnico a los clientes.
Uso y secuestro por el bien del clima
Para lograr un impacto positivo en el balance climático de una empresa, el CO2 capturado debe secuestrarse, mediante un almacenamiento subterráneo a largo plazo, por ejemplo, o utilizarse en lugar del CO2 fósil para producir bienes, como bebidas o combustible. Dado que el mercado y la infraestructura, tanto para el uso como para el almacenamiento del CO2 capturado, son relativamente nuevos, esto puede suponer un reto adicional para las empresas que se inician en la captura de carbono.
- ¿Qué opciones existen para la reutilización, almacenamiento o transporte?
- ¿Qué requisitos deben cumplirse en cuanto a pureza, estado físico, presión y temperatura?
- ¿Y cómo puede una empresa asegurarse de que estos requisitos se cumplen de forma constante a largo plazo?
Las soluciones NAVO de uso y secuestro de CO2 creadas por GEA se basan en su larga experiencia en el procesado químico, incluida la licuefacción, acondicionamiento, transporte y reutilización del CO2. “Podemos acondicionar el CO2 según sea necesario y preparar un punto de conexión para su transporte modular o alimentación por tuberías”, dice Ortloff. “Para la reutilización industrial, lo más habitual es el transporte en estado líquido refrigerado mediante cisternas por camión o ferrocarril, y Europa (EIGA) exige al menos un 99,9% de pureza para el uso alimentario y en bebidas.2 Las especificaciones para el transporte por tuberías, para el almacenamiento, por ejemplo, serán diferentes”. Dado que los costes de transporte del CO2 líquido siguen siendo elevados, GEA recomienda a las empresas que identifiquen clientes potenciales de CO2 en sus proximidades y les ofrece apoyo con las especificaciones de los límites de baterías.
- Como socio de la industria cervecera desde hace muchos años, GEA tiene experiencia en la recuperación de CO2 de calidad alimentaria para su reutilización en la producción de bebidas.
- En colaboración con socios industriales, GEA puede sintetizar metanol a partir de CO2 y H2 para utilizarlo como combustible, aditivo de combustible o componente básico en la industria química.
- GEA también ofrece su experiencia en producción de carbonatos a partir del CO2 capturado para su uso en diversas industrias, como la del vidrio, farmacéutica, y pulpa y papel. “Con la amplia experiencia de GEA en tecnologías de cristalización, podemos actuar como proveedor tecnológico en proyectos de carbonato/bicarbonato con escalas de varios cientos toneladas de capacidad al día”, afirma Ortloff.
- Para una mayor flexibilidad, GEA ofrece la opción de una instalación de almacenamiento intermedio para el CO2 capturado.
- Además, la energía térmica obtenida del enfriamiento y la compresión del CO2 puede reintegrarse en un sistema de transferencia de calor para mejorar la eficiencia global.
Pequeños pasos para un éxito sostenible
GEA inició el desarrollo de su gama para captura de carbono en 2021 porque reconoció la oportunidad de aportar sus décadas de conocimientos técnicos a un nuevo frente crítico en la lucha contra el cambio climático. También reconoció que las industrias que emiten grandes cantidades de carbono, como la cementera y la siderúrgica, tendrán que empezar a pequeña escala con la captura de carbono antes de pasar a instalaciones de mayor envergadura. “Diseñamos nuestra planta de captura de carbono para lograr una eliminación del 90% de CO2 y la planta piloto ha confirmado nuestra capacidad para lograrlo”, afirma Ortloff.
“Pero a corto plazo, la eliminación a gran escala no es realista para la mayoría de empresas. Por ahora, los emisores tendrán que sopesar el coste de la inversión en captura de carbono frente al coste de los créditos de carbono y seguir considerando ambas opciones. A medida que los créditos estén menos disponibles y sean más caros, las empresas se verán empujadas a invertir más en la captura de carbono”.- Dr. Felix Ortloff, Director de Soluciones de Captura de Carbono en GEA
- Dr. Felix Ortloff, Director de Soluciones de Captura de Carbono en GEA
En un futuro próximo, las exigencias de los accionistas, unas normativas más estrictas, unos incentivos gubernamentales más generosos y un mercado robusto para el CO2 capturado, o todo lo anterior, bien podría impulsar a las plantas industriales a capturar un mayor porcentaje de sus emisiones de CO2para reutilizarlo y almacenarlo. “Estamos preparados para ello y lo estamos deseando”, afirma Ortloff. “Pero mientras tanto, hoy ayudamos a los grandes emisores a conseguir ganancias más modestas con una solución rápida, rentable y escalable. Si una fábrica de cemento consigue eliminar un 20% de CO2, dará un paso adelante decisivo y estará en una posición mucho más fuerte para aumentar su capacidad más adelante”.
