Aproximación conceptual a la separación del dióxido de carbono en corrientes de combustión

Carbon Dioxide Separation from Combustion Stream: A Conceptual Approach

El dióxido de carbono (CO₂) es considerado uno de los principales gases causantes del efecto invernadero, responsable de los fenómenos de calentamiento global y cambio climático; por ello se han propuesto distintas estrategias de captura y almacenamiento físico o químico de CO₂, especialmente en las emisiones provenientes de corrientes de combustión. Este documento presenta, en primer lugar, una revisión de los procesos de captura de CO₂ en procesos de combustión, y, luego, dos escenarios de estudio para la captura de CO₂ en un proceso de post combustión usando metanol como combustible. En el primer escenario se separa el CO₂ utilizando absorción con monoetanolamina, y en el segundo se utiliza destilación. Los resultados indican que ambas tecnologías son apropiadas, pero que el rendimiento es mayor con la destilación.

I. INTRODUCCIÓN

Las emisiones de dióxido de carbono (CO₂) se consideran la principal causa del aumento de la temperatura de la Tierra en los últimos tiempos, debido a la capacidad de este compuesto de afectar el balance radiante del planeta. Aunque existen en la atmósfera otros gases con mayor capacidad de retener la radiación (por ejemplo, el metano, el óxido nitroso y los halocarbonados), la cantidad de emisiones de CO₂ lo convierten en la principal causa del calentamiento global y el cambio climático [1]. Estas emisiones están relacionadas con esquemas de producción y uso de energía, en mayor medida, y con los procesos químicos e industriales y las operaciones unitarias, en menor medida [2]. El uso de combustibles fósiles como fuente de energía genera las mayores cantidades de CO₂, debido al contenido de carbono, las cuales se depositan directamente en la atmósfera.

Dado que las emisiones de CO₂ se originan en procesos energéticos que sustentan el desarrollo y crecimiento económico [3], la comunidad científica ha propuesto otras alternativas para mitigar sus consecuencias. La captura de CO₂ para inyectarlo en grandes cantidades a altas presiones en pozos petroleros vacíos o en el océano, conocida como captura geológica, ha sido la primera línea de posibles alternativas de mitigación [4]. Otras propuestas consisten en el uso de CO₂ como materia prima para obtener productos de valor agregado [5]. En esta línea de propuestas se ha indicado que entre los posibles usos de este componente están su aplicación en extracción supercrítica, como refrigerante y en uso agrícola, entre otros [6, 7].

La captura de CO₂, independientemente de su posterior almacenamiento o uso como materia prima, requiere del análisis tecnológico de sistemas de separación del CO₂ de distintas corrientes. Considerando que las mayores concentraciones de CO₂ son subproductos del sector energético, por las corrientes de combustión, en el presente documento se realiza una revisión y simulación de separación del dióxido de carbono proveniente de corrientes de combustión.