Presión y progreso: El escalado de la descarbonización
La descarbonización es crucial para resolver problemas ambientales como el cambio climático y la contaminación del aire. Reducir las emisiones de CO2 provenientes de la quema de combustibles fósiles puede mitigar el calentamiento global y sus efectos adversos. Según el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC), las emisiones netas globales de CO2 deben reducirse en un 4 para 2030 en comparación con 2010 y llegar a cero neto alrededor de 2050 para limitar el calentamiento global a 1.5°C⁵. La contaminación del aire, responsable de 7 millones de muertes prematuras al año según la Organización Mundial de la Salud (OMS). La acidificación de los océanos, causante de la pérdida de biodiversidad marina según la Oficina Nacional de Administración Oceánica (NOAA)7, puede reducirse significativamente mediante la transición a energías limpias como la solar, eólica y el hidrógeno⁶. Además, se estima que alcanzar cero emisiones netas para 2050 podría generar alrededor de 14 millones de nuevos empleos en energías renovables y eficiencia energética8.
Gráfico: M.V. | Newtral.es Fuente: Global Carbon Budget, 2023 Creado con Datawrapper
El Hidrógeno como vector económico sostenible
La economía del hidrógeno está emergiendo como una solución clave para la descarbonización. La Agencia Internacional de Energía (IEA) proyecta que la demanda global de hidrógeno podría aumentar de 97 millones de toneladas en 2024 a 212 millones de toneladas en 20509. El hidrógeno verde, producido a partir de fuentes renovables, puede reducir significativamente las emisiones de CO2, con potencial de eliminar hasta 830 millones de toneladas de CO2 anuales en sectores industriales difíciles de descarbonizar10. Por otro lado, la captura y almacenamiento de carbono (CCS) es crucial para mitigar las emisiones. La IEA estima que la capacidad global de CCS debe aumentar a 5,600 millones de toneladas de CO2 por año para 2050 para cumplir con los objetivos climáticos11. Inversiones en tecnologías de hidrógeno y CCS están siendo impulsadas por políticas gubernamentales y acuerdos internacionales, reflejando una creciente economía basada en bajas emisiones de carbono.
Por tanto, escalar los procesos a nivel preindustrial es crucial para aumentar la capacidad de producción y satisfacer la demanda del mercado. La transición a gran escala presenta desafíos técnicos importantes, como el control de la transferencia de masa y calor, la cinética de la reacción y la estabilidad de los reactivos y disponibilidad de estos, que requieren un conocimiento profundo de la química y la ingeniería.
AIMPLAS, el día a día en el escalado con gases
Una tecnología clave en este contexto es la implementación de reactores a presión que permitan operar bajo condiciones extremas y controladas, como la conversión de CO2 en productos de interés o el uso de hidrógeno en reacciones de hidrogenación o síntesis de polímeros, mejorando la eficiencia y el rendimiento de estas.
En esta línea es en la que está trabajando AIMPLAS, donde se reactores de acero inoxidable del tipo AISI-316L desde 100 mL hasta reactores de 100L, pasando por tamaños de 400 mL, 500 mL, 10L y 20L que aguantan presiones hasta 200 bares según el tipo de reactor:
| Volumen (L) |
Presión Máxima (Bar) |
Temperatura Máxima (ºC) |
| Reactor 0,1 |
200 |
230 |
| Reactor 0,5 |
60 |
310 |
| Reactor 10 |
200 |
300 |
| Reactor 20 |
150 |
300 |
| Reactor 100 |
50 |
300 |
El trabajo con gases implica la dificultad adicional que tiene la peligrosidad de trabajar en condiciones extremas, donde en la mayoría de los casos se llegan a presiones y temperaturas de tal calibre que no pueden darse en reactores de vidrio convencionales. En AIMPLAS contamos no solo con el equipamiento necesario para llevar a cabo el escalado de las mismas, sino que también contamos con personal especializado y el expertise en el diseño, uso y manejo de este tipo de equipos tal y como se ha demostrado en proyectos como PERCAL, REPURPOSE, H2MAP o Build-Limonene.
En todos ellos, se ha desarrollado con éxito el escalado de reacciones a presión, donde además queda reflejada la elevada versatilidad que presentan los equipos de los que se disponen. En el caso de REPURPOSE se trata de una hidrogenación, en H2MAP de una deshidrogenación y en Buil-Limonene la síntesis de un catalizador a elevadas temperaturas.
AIMPLAS tiene como misión aportar valor a las empresas y a la sociedad, siendo la descarbonización un pilar fundamental para mejorar la vida y la salud de las personas. Las capacidades de AIMPLAS respecto al escalado a planta piloto proporcionan a las empresas la posibilidad de optimizar los procesos de captura, separación y valorizaciónde CO2 novedosos y sostenibles desarrollados a escala de laboratorio hacia su implementación industrial, así como de la búsqueda de nuevas formas de energía sostenible, focalizándose en el hidrógeno como vector energético.
AIMPLAS, como Centro Tecnológico, tiene también la capacidad de apoyar la I+D+i y el tejido empresarial valenciano y español en el reto de los procesos de síntesis de polímeros y otros productos de interés para el sector plástico y químico.
Autor: Pablo Quílez Azuara · Grupo Operaciones de Tecnologías AIMPLAS
REFERENCIAS
1 CB Insights. “Why Startups Fail: The Top 20 Reasons”. CB Insights.
2 Harvard Business Review. “Why the Lean Start-Up Changes Everything”. HBR.
3 Forbes. “The 5 Most Common Reasons Startups Fail”. Forbes.
4 Entrepreneur. “Why Scaling a Business Is Harder than Starting It”. Entrepreneur
5 IPCC Special Report on Global Warming of 1.5°C, 2018.
6 WHO, Air Pollution, 2020.
7 NOAA, Ocean Acidification, 2021.
8 IEA, Net Zero by 2050, 2021.
9 IKEA, Global Hydrogen Review 2021.
10 IKEA, The Future of Hydrogen, 2019.
11 IKEA, Energy Technology Perspectives 2020.