PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO MEDIANTE OTRAS TECNOLOGÍAS
REFORMADO DE FUENTES RENOVABLES
Prácticamente la totalidad del hidrógeno producido actualmente se genera a partir de combustibles fósiles: mediante reformado de gas natural o por gasificación de carbón. Estos procesos generan, como un subproducto, dióxido de carbono.
Una alternativa, más eficiente, a los procesos convencionales la constituyen los reactores de membrana integran en una única etapa la reacción y la separación de hidrógeno mediante membranas. Estos permiten obtener «in situ» hidrógeno de alta pureza a partir de distintos tipos de fuentes: biogás, gas de síntesis, bioetanol, e incluso amoniaco.
En esta tarea se plantea seguir avanzando en la eficiencia y sostenibilidad de este tipo de reactores a través de:
- El desarrollo y optimización de membranas base Pd para mejorar sus propiedades de permeación y durabilidad, y mejorar así los procesos de purificación y producción de hidrógeno.
- El desarrollo de nuevos procesos termo-catalíticos basados en catalizadores soportados en zeolitas modificadas e hidrotalcitas, más eficientes y de bajo coste.
- El desarrollo e implementación de tecnologías de separación y captura de CO2 «in situ», basadas en procesos de absorción, para dar lugar a un proceso integrado de reformado de biogás y captura de CO2.
GASIFICACIÓN
Para impulsar la obtención de hidrógeno verde a partir de biomasa, se llevarán a cabo:
- Estudios en una planta piloto de gasificación en lecho fluido. En estos se analizarán las condiciones óptimas que permitan maximizar la concentración de hidrógeno en el gas de síntesis y posteriormente analizar la viabilidad de purificación de las corrientes.
- Pruebas de gasificación asistida por microonda. Contemplarán estudios para analizar el efecto de esta tecnología sobre la conversión hacia la corriente de gas de síntesis de diferentes fuentes biomásicas.
PIRÓLISIS CATALÍTICA
La pirólisis catalítica genera hidrógeno a partir de hidrocarburos ligeros (metano, biogás) en un proceso que no libera CO2 ya que el carbono de los reactivos queda en forma de sólido. Este puede utilizarse en variadas aplicaciones: refuerzo de fibras, cementos u hormigones, neumáticos, electrodos, entre otras. A fin de mejorar las condiciones de este proceso:
- Se desarrollarán tecnologías innovadoras de generación de hidrógeno en continuo mediante pirólisis catalítica basada en reactores de lecho rotativo.
- Se desarrollarán catalizadores altamente eficaces.
- Se buscarán nuevas aplicaciones para el carbono obtenido en la línea de obtener un carbono estructurado de gran valor añadido (nanoestructurado).
Por su parte, la pirólisis asistida por microondas para conversión bioquímica de biomasa contempla un alto rendimiento en fracción gaseosa: hidrógeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono, metano y otros hidrocarburos ligeros (con gran contenido en gas de síntesis). Adicionalmente supone un ahorro de energía al calentarse directamente el material orgánico; y emplea electricidad en lugar de combustibles fósiles. En esta línea:
- Se estudiarán diferentes condiciones operaciones y sistemas catalíticos, así como los diferentes tipos de biomasa.
- Se analizará el escalado de los procesos estudiando las variables técnicas y económicas para la factibilidad del sistema de producción de hidrógeno a partir de biomasa.
PURIFICACIÓN DE HIDRÓGENO
- Desarrollo de membranas para purificación de hidrógeno de corrientes mezcla provenientes de diferentes procesos tales como gasificación, pirólisis, etc.
- Experimentación y simulación para optimizar el proceso de purificación y responder tecnológicamente a la industria frente a su demanda de soluciones para optimizar la concentración de hidrógeno y adecuarla a un determinado uso industrial.
PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO A PARTIR DE PROCESOS BIOLÓGICOS O BIOQUÍMICOS
Supone la producción de hidrógeno a partir de biomasa residual húmeda (purín porcino, efluentes de alta carga, etc.) Este desarrollo contempla el tratamiento de biomasa residual húmeda mediante digestión anaerobia en dos fases:
- Fermentación oscura con generación directa de biohidrógeno e inhibición de las bacterias hidrogenotróficas.
- Producción de biogás gobernado por bacterias metanogénicas acetoclásticas. El metano de este biogás se someterá a un posterior proceso posterior de reformado con vapor de agua, en un reactor catalítico que emplea catalizadores heterogéneos de bajo coste, de diseño propio para la obtención de H2 de origen biomásico.
La separación del hidrógeno generado y el “upgrading” del biogás se realizará mediante contactores de membrana.
Se contempla también la generación de H2 a partir de efluentes residuales (de baja toxicidad como los de la industria agroalimentaria o similar), a través de cultivos foto-heterotrófico y/o mixotrófico de microalgas que tomen los nutrientes contenidos en dichos efluentes.
En todos los casos se realizarán pruebas de escalado en planta piloto.