Resumen

En este trabajo, se utilizan dos modelos para el cálculo de la solubilidad de dióxido de carbono en sistemas salinos, con el fin de comparar su desempeño. El primer modelo, hace uso de los coeficientes de Setchenow, que dependen del gas y de la sal disuelta en el agua. El segundo modelo se basa en el ajuste de datos experimentales realizado por Duan y Sun, obtenido por medio del manejo de grandes cantidades de datos, provenientes de información experimental. Para el primer modelo, se evaluó la solubilidad de CO₂ en soluciones acuosas con presencia de NaCl y KCl, encontrándose que la solubilidad del gas disminuye por la presencia de estas sales. Para el segundo modelo, se utilizaron las sales MgCl₂ y Na₂SO₄. Con el empleo del segundo modelo, utilizando sales de mayor complejidad, se corroboran los resultados obtenidos con el primer modelo.

1. Introducción

Debido a la cantidad en aumento de emisiones  de gases de efecto invernadero, particularmente de dióxido de carbono (CO₂), los procesos de mitigación  y  adaptabilidad  han  comenzado a investigarse exhaustivamente [1]. Distintos procedimientos físico-químicos, han   sido estudiados con el fin de capturar el CO₂, ya sea para inyectarlo en formaciones geológicas o para obtener otros productos de valor agregado; por ejemplo, la absorción química es uno de los procesos más empleados con este fin [2-3].

La captura de CO₂, con el fin de almacenarlo en océanos o formaciones geológicas vacías (en su mayoría provenientes de pozos petroleros agotados), se considera como una opción apropiada de disposición final de este contaminante, con el fin de reducir las emisiones a la atmósfera [4]. Actualmente, la aplicación más común de la captura y almacenamiento de CO₂, es para la eliminación del mismo del gas natural; por ejemplo, el campo de Sleipner Vest en el Mar del Norte, en el campo Salah en Argelia y el campo de Snøhvit en el Mar de Barents [5]. En estos sitios, el CO₂  es eliminado a partir del gas natural con MDEA (metildietanolamina), comprimido y transportado en una tubería para la inyección a través de un pozo [3]. Las impurezas más comunes en el CO₂, son el agua y CH₄. Se han llevado a cabo estudios que aseguran que los modelos de almacenamiento de CO₂, a largo plazo, en sistemas geológicos, se deben centrar en la movilidad del CO₂ disuelto en agua. Sin embargo, el secuestro de carbón requiere una evaluación promedio de la capacidad de solubilidad de CO₂, en sistemas acuíferos salinos, en un amplio rango de temperatura, presión y concentración iónica, con el fin de lograr un buen diseño de equipos de separación en industrias químicas o de petróleo [6-7].

La capacidad de calcular con precisión las propiedades de ambos, CO₂ puro y en mezclas de CO₂, es de vital importancia para el diseño y operación de una amplia gama de tecnologías de captura. El estudio de la termodinámica de soluciones acuosas y su interacción con una fase gaseosa, implica un inconveniente  adicional con respecto a un equilibrio líquido-gas, y es la necesidad de expresar matemáticamente el efecto de la disociación de las sales en la capacidad de absorción del agua. 

• Materias:Termodinámica Dióxido de carbono
• Subjects:Thermodynamics Carbon dioxide
• Palabras claves:Solubilidad, CO2, termodinámica de las soluciones salinas, coeficientes de Setchenow, modelo de Duan-Sun.
• Keywords:Solubility, CO2, salts solution thermodynamics, Setchenow’s coefficients, Duan-Sun model