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• Gustavo Padilla Zequeira

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IP053 – Gestión de la contaminación atmosferica Caso Práctico “Oxi-combustion” Enunciado Con el objeto de reducir las emisiones de CO2 y otros contaminantes a la atmosfera, una industria se ha planteado la posibilidad de capturar y secuestrar este gas adoptando una novedosa tecnología denominada “oxi-combustion”, lo que permitiría emplear un combustible abundante como el arbon sin preocuarse de sus implicaciones ambientales. El proceso consiste en quemar el combustible en una atmosfera de oxigeno prácticamente puro (entre el 95% y el 99%) a diferencia e la combustión tradicional realizada con aire (21% O2, 78% N2, 1% Ar en volumen). Del aire que entra en la planta el 79% de su volumen es separado en nitrógeno y el oxigeno 21% restante) pasa a quemar el carbon,que produce el calor necesario para evaporar el fluido de trabajo y hacer girar una turbina que genere una turbina eléctrica, análogamente a una central convencional.

Cuestionamientos 1. Describa el funcionamiento de ambos procesos indicando en especial aquellas etapas que suponen un gasto energético externo. A mi modo de ver, La oxicombustión utiliza el oxígeno puro para quemar el combustible en lugar de utilizar el aire como se aprecia con el proceso convencional, que únicamente contiene 21% del oxígeno y mucho nitrógeno. Como resultado se optiene es un gas mixto compuesto esencialmente de vapor de agua y de CO2. Para este caso el vapor de agua puede separarse fácilmente del CO2 mediante el enfriamiento y la comprensión del flujo de gas. Sin embargo, al requerir una separación previa del oxígeno y del aire, este proceso resulta bastante complicado. La oxicombustion por sus características requiere menor combustible para generar altas temperaturas por lo cual optiene un mayor gasto energético que la combustión con aire del medio ambiente.

2. Desde el punto de vista de las emisiones contaminantes, ¿Qué diferencias se observan en ambos procesos? ¿Cuáles serian las consecuencias sobre la salud y el entorno como resultado de dichas emisiones? La diferencia entre los dos procesos radica en la cantidad de oxigeno presente en cada uno, por ejemplo en la oxicombustion apreciamos una alta concentración de oxigeno lo que permite mayor captura de CO2, mientras que en la combustión

apartir de aire presente en el ambiente (21% oxigeno), la captura de CO2 es inferior, a demás se puede producir mayor concentración de monóxidos de carbono, gas toxico en altas concentracion y exposición, mayor aumento de oxido nitroso que también es un gas dañino para los seres humanos y medio ambiente. La oxicombustión utiliza oxígeno (en lugar de aire) para la combustión, especialmente de carbón y permite obtener humos que tienen un CO2 relativamente puro, que puede ser capturado, almacenado o utilizado directamente. En cualquiera de los dos procesos hay que destacar el tipo de combustible a quemar de igual manera el comburente (concentración de oxigeno), de esta forma también se generaran diferentes gases algunos mas perjudiciales que otros afectando la salud de las personas y el medio ambiente. El proceso de la oxicombustión, este se basa en el enriquecimiento del aire con oxigeno puro como se ha mencionado en preguntas anteriores para reducir el consumo de combustible, una reducción es incluso mas significativa si el nitrógeno se elimina completamente del aire. De esta forma también se reduce las emisiones de dióxido de carbono y de oxido de nitrógeno que son dañinos tanto para los humanos como para el medio ambiente. Los gases emitidos en la combustión interna son, principalmente, de dos tipos: inofensivos y contaminantes. Los primeros están formados, fundamentalmente, por Nitrógeno, Oxígeno, Dióxido de Carbono, vapor de agua e Hidrógeno. Los segundos o contaminantes están formados, fundamentalmente, por el Monóxido de Carbono, Hidrocarburos, Oxidos de Nitrógeno y Plomo 3. El funcionamiento de una planta de oxi-combustion supone que su rendimiento sea de tan solo el 21% en comparación con el de una central térmica convencional, que maneja rendimientos del 35% ¿A que cree que puede deberse este hecho? ¿Cree que seria complicado acoplar este sistema a instalaciones ya existentes?. Este hecho puede suponerse al tipo de combustible utilizado y a la concentración del comburente (oxigeno) presente en la combustión, otro supuesto puede ser el tipo de tecnología utilizada en el proceso. Actualmente existen sistemas que pueden aplicarse a instalaciones existentes que permiten un mejor rendimiento y una mayor eficiencia en la disminución de gases contaminantes.

4. Existen otras dos propuestas principalmente para la captura de CO2 como la post-combustion y la pre-combustion. Haga una breve descripción de cada una de ellas y señale las diferencias con la oxi-combustion. ¿Qué aplicaciones podría tener el CO2 comprimido?

Actualmente existen varias tecnologías de captura de CO2 dentro de los cuales según el enunciado voy a mencionar a parte de la oxi-combustion las siguientes: La pre-combustión, en esta tecnología el combustible primario se transforma primero en gas mediante su calentamiento con vapor y aire u oxígeno. Esta transformación produce un gas compuesto esencialmente de hidrógeno y de CO2, que pueden ser fácilmente separados. El hidrógeno puede entonces utilizarse para la producción de energía o calefacción. En el caso de los sistemas de post-combustión, los gases resultantes de la combustión del carburante en el aire (gases de combustión) tan sólo contienen pequeñas fracciones de CO2. Éste se captura por la inyección de los gases de combustión en un líquido que absorbe únicamente el CO 2 (como un solvente orgánico enfriado o comprimido). El CO2 casi puro puede entonces ser liberado del líquido, al calentarlo o liberar la presión. Ests dos tecnologías se diferenian de la oxi-combustion en la captura de CO2 asi: en la post-combustion y en la pre-combustion la captura equivale del 80 al 90% mientras que en la oxi-combustion esta alrededor del 90% El uso industrial del CO2 se representa en la producción de urea para la producción de fertilizantes, a demás de otros usos como en la horticultura, refrigeración, embalaje de alimentos, soldaduras, bebidas y dispositivos de extinción.

5. A pesar de estos bajos rendimientos, ¿Cree que esta tecnología podría tener futuro con el actual coste de producción de co2? ¿Qué medidas podrían adoptarse a nivel gubernamental , técnico, etc para incentivar esta tecnología?

Es muy probable que estas tecnologías tengan futuros a pesar de las incertidumbres respecto a la estimación de los costos actuales y futuros de la captura y almacenamiento de CO2, aunque algunos de los componentes de la captura y almacenamiento de CO2, se están aplicando para ciertas aplicaciones industriles en mercados maduros, esta tecnología todavía no ha sido utilizada en las grandes centrales eléctricas, donde su aplicación goza del mayor potencial.