Sistema Energético

¿El futuro es sintético? Los e-combustibles y el sistema energético del futuro

15 septiembre 2020 por John Armstrong
¿El futuro es sintético? Los e-combustibles y el sistema energético del futuro

Ya he hablado anteriormente sobre los retos de encontrar una fuente de energía para las industrias que necesitan una fuente de energía concentrada comola aviación o incluso los vuelos espaciales. En mi discusión resalté los desafíos que tienen las baterías y el hidrógeno con la densidad de energía e incluso sugerí el amoníacocomo una posible alternativa. Hay una perspectiva tentadora que aún no he abordado... los combustibles sintéticos.

 

La premisa de los combustibles sintéticoses que un hidrocarburo líquido puede formarse a partir de biomasa o reaccionando el hidrógeno con el dióxido de carbono. Actualmente los combustibles líquidos alternativos son generalmente derivados de la biomasa - sin embargo, son los combustibles hechos de hidrógeno puro, llamados e-fuels los que proporcionan una perspectiva excitante para los sectores descarbonizantes que necesitan una fuente de energía de alta densidad.

 

Lasperspectivasenergéticas de BP para 2019 sitúan la demanda anual mundial de combustibles para el transporte en poco menos de 2.000 millones de toneladas en 2035.... Un aumento gradual de los 1500 millones de toneladas que se consumen actualmente. La mayor parte de la demanda se concentra en los camiones y alrededor de un tercio en el transporte aéreo y marítimo. Los camiones, la marina y la aviación presentan el mayor desafío a la descarbonización, ya que actualmente no existe una alternativa verde escalable debido principalmente a la densidad energética de las fuentes alternativas de energía disponibles en la actualidad. Es este desafío de la densidad de energía el que los combustibles electrónicos presentan una solución potencialmente interesante.

 

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¿Cómo se fabrican los e-combustibles?

 

Para fabricar e-combustibles se necesita mucho Hidrógeno y Monóxido de Carbono puros. El Monóxido de Carbono se produce al pasar el dióxido de carbono a través de la excitante reacción llamada "cambio inverso delgas del agua" que utiliza la electricidad para separar las moléculas de dióxido de carbono. Hay muchas fuentes de dióxido de carbono ahí fuera, como la quema de metano, carbón o incluso biomasa. El beneficio de usar ese dióxido de carbono en este proceso es que no se liberaría a la atmósfera ni se secuestraría.

 

El hidrógeno, requerido en grandes volúmenes, sería más costoso de encontrar. Sin embargo, en un mundo impulsado por el hidrógeno, la perspectiva de un abundante hidrógeno "verde" producido por el viento en alta mar a través de la electrólisis es la fuente más esperanzadora. Alternativamente, tanto el hidrógeno como el dióxido de carbono podrían obtenerse a partir de la explosión de metano. Dondequiera que el Hidrógeno provenga del proceso es probable que sea muy intensivo en energía!

 

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El proceso final de e-fuels se llama FischerTropsch. El proceso necesita un catalizador como el cobalto, el rutenio o el hierro. La materia prima del hidrógeno puro y el monóxido de carbono se hace reaccionar con el catalizador en una cámara bajo presión, siendo la salida un hidrocarburo líquido puro. Este proceso genera mucho calor, por lo que encontrar un hogar para ese calor es importante. Es esta generación de calor la que hace que el proceso sea bastante ineficiente, ya que gran parte de la energía disponible en las moléculas de hidrógeno se pierde en forma de calor. Si este calor puede ser utilizado, por ejemplo en un proceso industrial o en la calefacción del distrito,entonces existe la oportunidad de mejorar la eficiencia del sistema en general.

 

¿Se presentarán los combustibles electrónicos en el futuro?

 

Estudios como el de la RoyalSociety han puesto los costos en alrededor de un euro y medio por litro para el 2050. Sin embargo, el precio de cuatro euros cincuenta por litro ahora realmente los saca del mercado!

 

En el caso de que la legislación empuje a los camiones, la aviación y la marina a cero carbono, entonces creo que los e-combustibles sintéticos probablemente serán parte de la historia. Hasta qué punto dependerá de la profundidad de la descarbonización y de cómo las tecnologías competidoras pueden empujar la frontera de la densidad energética. Además, el comportamiento humano afectará a la demanda de aplicaciones que necesitan altas densidades de energía - ¿podría el transporte por carretera pasar al ferrocarril electrificado? ¿Habrá menos viajes de larga distancia? Por ejemplo.

 

Por último, cabe señalar que los catalizadores utilizados en el proceso son difíciles de encontrar y presentan sus propios desafíos. En particular, la minería del cobalto tiene algunasconsideraciones éticas importantes, así como el níquel, del cual el rutenio es un subproducto. Parece que, como en el caso de la tecnología de las baterías, hay que pensar en todos los caminos para que sean sostenibles y no sólo en los de bajo carbono.

 

 

 

John es el autor del libro "El futuro de la energía" que está disponible en Amazon, Reino Unido, EE.UU,

 

Fotos cortesía de Unsplash.

 


Sobre John Armstrong

Armstrong

John Armstrong es un ingeniero cuya carrera ha abarcado los extremos de la industria energética. Comenzó su carrera construyendo refinerías de petróleo antes de pasar a trabajar en la generación de electricidad fósil y renovable. John ha liderado el crecimiento de la energía descentralizada y la calefacción de distrito en el Reino Unido y es un experimentado ejecutivo de infraestructuras energéticas. John es miembro del Instituto de Ingenieros Mecánicos, miembro del Instituto de Energía y tiene un MBA en Energía Global de la Warwick Business School.


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