KIER demuestra con éxito la tecnología de separación de dióxido de carbono más grande del mundo para la generación de energía.
El equipo de investigación dirigido por el Dr. Ryu Ho-jung en el Instituto Coreano de Investigación Energética (KIER) ha demostrado con éxito la tecnología de generación de energía a gas más grande del mundo capaz de separar el dióxido de carbono de forma inherente. En un logro sin precedentes, también se han convertido en los primeros en el mundo en generar vapor para la producción de electricidad con esta tecnología.
Avances en la captura de carbono en la generación de energía
En la generación de energía a gas convencional, la combustión del combustible libera dióxido de carbono (CO₂), un gas de efecto invernadero clave, junto con nitrógeno y vapor de agua. Una vez emitido, el CO₂ se mezcla con el nitrógeno del aire, lo que requiere instalaciones especializadas para separarlo y capturarlo de manera eficiente, aumentando así los costos de generación de energía.
Para abordar este desafío, ha surgido la tecnología de combustión por ciclos químicos (CLC, por sus siglas en inglés) como una solución ecológica para la generación de energía. A diferencia de los métodos convencionales, donde el combustible reacciona directamente con el aire, el CLC suministra oxígeno puro al combustible mediante partículas transportadoras de oxígeno. Estas partículas liberan oxígeno durante la combustión y luego lo reabsorben cuando se exponen al aire, repitiendo el ciclo continuamente para mantener el proceso.
Beneficios de la tecnología CLC
Gracias a esta innovadora tecnología, el combustible interactúa exclusivamente con oxígeno puro, eliminando la reacción con el nitrógeno del aire. Como resultado, el proceso de combustión genera dióxido de carbono y vapor de agua, lo que permite la captura directa del CO₂ tras la condensación del vapor, sin necesidad de instalaciones adicionales de separación.
Además, a diferencia de la combustión convencional, que produce óxidos de nitrógeno (NOₓ), un importante contribuyente a la contaminación del aire y la generación de material particulado fino, la tecnología CLC opera mediante combustión sin llama, lo que reduce drásticamente las emisiones de NOₓ.
Desarrollo y demostración a escala industrial
En colaboración con el Instituto de Investigación de KEPCO, el equipo de KIER ha desarrollado una tecnología de combustión por ciclos químicos (CLC) a nivel industrial. En 2023, establecieron una planta piloto de 3 megavatios (MW), la más grande de su tipo a nivel mundial, y llevaron a cabo pruebas de demostración a gran escala. Durante más de 300 horas de operación continua, la tecnología logró una eficiencia de captura de CO₂ superior al 96%, superando el estándar global previo del 94%.
Este avance también abre la puerta a la comercialización de la tecnología. Hasta ahora, aunque países como la Unión Europea, China y Estados Unidos han llevado a cabo demostraciones de la tecnología CLC, ninguno ha logrado generar vapor para la producción de electricidad. La generación de vapor es crucial para la aplicación comercial de la tecnología en plantas de energía.
El desafío de escalar la tecnología sin perder eficiencia ni generar pérdidas de calor significativas ha sido resuelto mediante el desarrollo de diseños de procesos y estrategias de operación que minimizan la pérdida de calor, así como mediante el avance en técnicas de producción a gran escala de partículas transportadoras de oxígeno. Esto ha convertido a la tecnología en una solución viable para la generación de energía sostenible.
Impacto económico y ambiental
El análisis económico de la tecnología CLC indica que, en comparación con una planta de energía a gas convencional de 100 MW, esta innovación podría generar un beneficio operativo anual de 14,4 mil millones de wones surcoreanos y mejorar la eficiencia de generación de energía en un 4%. Además, los costos de captura de CO₂ se reducirán en un 30% en comparación con los métodos existentes, permitiendo la captura de más de 150.000 toneladas de CO₂ al año.
Estos avances representan una contribución significativa a los objetivos nacionales de neutralidad de carbono, proporcionando una tecnología viable y eficiente para la transición energética hacia fuentes más limpias.
El Dr. Ryu Ho-jung, líder del departamento de investigación de captura y almacenamiento de carbono (CCS), destacó que «para alcanzar la neutralidad de carbono a nivel nacional, es esencial establecer y operar plantas de energía a gas que incorporen tecnologías innovadoras como la combustión por ciclos químicos (CLC)». Asimismo, afirmó que continuarán avanzando y demostrando la tecnología para acelerar su comercialización.
Este desarrollo ha sido ampliamente reconocido por su excelencia, siendo seleccionado como uno de los Logros Destacados de I+D en Energía de 2019 por el Instituto Coreano de Evaluación y Planificación Energética (KETEP) y listado entre los 100 Principales Logros Nacionales de I+D de 2020.
Vía www.eurekalert.org
