Una empresa finlandesa cree que puede reducir las emisiones industriales de carbono en un tercio

Jan 13, 2024

Solo tres industrias (productos químicos, acero y cemento) representan alrededor de una quinta parte de todas las emisiones de dióxido de carbono generadas por el hombre (ver gráfico). Esas industrias no solo son grandes contaminantes, sino que también son difíciles de limpiar. Esto se debe a que los tres se basan en procesos químicos que solo pueden ocurrir a temperaturas muy altas. Los sistemas de calefacción eléctrica estándar, si son alimentados por centrales eléctricas bajas en carbono, pueden proporcionar temperaturas de varios cientos de grados. Eso es lo suficientemente bueno para muchos tipos de fabricación, pero no para todos.

La extracción de hierro de su mineral, por ejemplo, es el primer paso en la fabricación de acero. Las temperaturas en el interior de los hornos utilizados para ello pueden superar los 1.600°C. Los hornos de cemento, que convierten la piedra caliza en clinker, una de las materias primas del cemento, pueden alcanzar los 1.400 °C. Debido a que es complicado o imposible producir tales temperaturas para algunos procesos industriales utilizando solo electricidad, las empresas dependen de los combustibles fósiles.

Las empresas con mentalidad ecológica han estado explorando alternativas. El hidrógeno, por ejemplo, se puede producir dividiendo el agua en sus elementos componentes. Si eso se hace con energía limpia, el gas puede quemarse como un combustible sin carbono. Otra opción podría ser seguir con los combustibles fósiles, pero capturar y enterrar el dióxido de carbono que generan, una idea conocida como captura y almacenamiento de carbono. Pero ambas tecnologías son incipientes y requerirían la construcción de una gran cantidad de infraestructura nueva que aún no existe.

En el campus de Brightlands, un centro de innovación respaldado por el estado y la industria cerca de Maastricht, en los Países Bajos, una empresa de ingeniería finlandesa llamada Coolbrook espera cambiar eso. Su sistema "RotoDynamic" está diseñado para proporcionar exactamente el tipo de temperaturas súper altas que necesita la industria pesada, y para hacerlo mientras funciona únicamente con electricidad.

girando

La forma más fácil de pensar en el sistema de Coolbrook es como una turbina de gas al revés. Una turbina de gas convencional, como la que se usa en centrales eléctricas o motores a reacción, quema combustible fósil para crear un gas caliente a alta presión que hace girar las palas del rotor. Esa energía rotacional puede usarse para hacer funcionar un ventilador generador de empuje (como en un avión a reacción) o convertirse en electricidad en un generador (como en una central eléctrica).

El nuevo sistema comienza en cambio con un motor eléctrico. El motor hace girar los rotores de la turbina. Luego se alimenta gas o líquido a la turbina. Una vez dentro, los rotores aceleran el material a velocidades supersónicas y luego lo frenan rápidamente de nuevo. La repentina desaceleración transforma la energía cinética contenida en el gas o fluido acelerado en calor. Si el motor funciona con electricidad verde, no se produce dióxido de carbono.

La primera prueba de la planta piloto en Brightlands implicará el craqueo con vapor, uno de los procesos de mayor consumo energético en las plantas petroquímicas. Los crackers convencionales descomponen la nafta, un componente del petróleo crudo, en moléculas más pequeñas. Como sugiere el nombre, esto se hace diluyendo la nafta con vapor y luego explosándola, en ausencia de oxígeno, en un horno.

En cambio, la planta piloto de Coolbrook inyectará una mezcla de nafta y vapor en la turbina giratoria, que la calentará a unos 1000 °C. Eso debería descomponer la nafta en sustancias como propileno y etileno, que se utilizan para fabricar plásticos. La esperanza es probar que no solo es posible romper la nafta en un reactor eléctrico, sino que es mejor. Las pruebas de laboratorio han demostrado que los rendimientos del proceso electrificado podrían ser significativamente más altos que los que se pueden obtener con los combustibles fósiles.

Suponiendo que todo vaya según lo planeado, el sistema se probará produciendo calor para otros procesos industriales. Joonas Rauramo, jefe de Coolbrook, cree que el calentador debería poder alcanzar temperaturas de hasta 1.700 °C. Eso lo haría adecuado para una serie de aplicaciones intensivas en energía, incluida la producción de acero, cemento, vidrio y cerámica. Varias grandes empresas se han inscrito como socios para el proyecto piloto. Incluyen Shell, una empresa petrolera británico-holandesa, Braskem, un productor de productos químicos con sede en Brasil, y CEMEX, uno de los fabricantes de cemento más grandes del mundo.

El calor eléctrico no será suficiente para eliminar por completo las emisiones de carbono de la industria pesada. Una buena fracción no proviene de la quema de combustibles fósiles, sino de la química de los procesos. Aproximadamente la mitad de las emisiones de dióxido de carbono de la fabricación de cemento, por ejemplo, provienen de la calcinación de piedra caliza en escoria.

Las empresas también están trabajando en formas de limpiar esos procesos. Mientras tanto, el Sr. Rauramo considera que la tecnología de rotores podría eliminar quizás un 30 % más o menos de las emisiones del sector. Y, dice, puede hacerlo sin necesidad de inventar nada fundamentalmente nuevo. "Es una ciencia conocida", dice Rauramo. "Simplemente no se ha aplicado exactamente de la manera en que lo estamos haciendo".

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De The Economist, publicado bajo licencia. El contenido original se puede encontrar en https://www.economist.com/science-and-technology/2023/06/07/a-finnish-firm-thinks-it-can-cut-industrial-carbon-emissions-by -un tercio