El queroseno sintético de fuentes renovables podría impulsar la transición hacia vuelos sin emisiones
Esta alternativa al combustible fósil para reactores puede parecer descabellada, pero es un concepto que el equipo del proyecto KEROGREEN, financiado con fondos europeos, demostró de forma experimental y parcial a escala. «Al utilizar energía renovable y CO2 de la atmósfera, tenemos un circuito cerrado de carbono para la producción de combustibles basados en hidrocarburos. De este modo, podemos seguir utilizando la infraestructura de almacenamiento y distribución existente y, lo que es más importante, la misma tecnología de motores aéreos», señala Adelbert Goede, coordinador del proyecto. Los combustibles sintéticos para reactores como el queroseno, que pueden utilizarse directamente en los motores aéreos actuales, pueden obtenerse a partir de gas de síntesis, una mezcla de monóxido de carbono (CO) e hidrógeno. Sin embargo, el objetivo del equipo de KEROGREEN ha sido producir una forma de gas de síntesis ecológica y neutra en carbono que no genere emisiones adicionales de carbono. «Este problema se ha solucionado al convertir el agua y el aire (CO2) en combustibles de alta densidad energética alimentados por electricidad renovable», destaca Goede.
Una ruta no convencional para convertir el CO2 en combustible
La idea de extraer CO2 de la atmósfera y convertirlo en combustible es sencilla. En condiciones de plasma, el CO2 se desdobla con eficacia en CO y oxígeno (O2), lo cual constituye el paso del proceso que más energía consume. El gas de síntesis, mezclado con agua, se forma a través de la conocida reacción de desplazamiento del gas de agua y, posteriormente, se convierte en hidrocarburos líquidos (queroseno) a través del conocido proceso Fischer-Tropsch. Para la conversión del CO2 suelen utilizarse la electrólisis a alta temperatura y la plasmólisis. Sin embargo, ambos métodos presentan ventajas e inconvenientes cuando se utilizan por separado. Por ejemplo, la electrólisis a alta temperatura es muy eficiente desde el punto de vista energético, separa directamente el CO y el O2, pero depende del uso de materiales de electrodos escasos que se degradan con el tiempo. Por el contrario, la plasmólisis utiliza materiales de electrodos más abundantes, se activa y desactiva de manera instantánea y responde bien a la naturaleza intermitente de la electricidad renovable. Sin embargo, requiere un paso adicional para separar el O2 del CO y el CO2. En KEROGREEN se ofrece una ruta sostenible para la producción de CO mediante la combinación de estos dos métodos. En este proceso acoplado, se suministra la mezcla de gases de plasmólisis de CO2 a un electrolizador de óxido sólido (SOEC, por sus siglas en inglés) para separar los gases producto. Se transfiere el O2 a un extremo del SOEC, donde se elimina. El CO y el CO2 restantes se transportan a una planta química para la síntesis de combustible líquido. Los resultados muestran que el flujo de productos del proceso acoplado de plasma-electrólisis contiene un 91 % menos de O2 y un 138 % más de CO que los productos suministrados solo por plasmólisis. Además, las pruebas de durabilidad (unas cien horas) muestran una mayor estabilidad del material del electrodo de perovskita en el caso del proceso acoplado que en el caso de la electrólisis de CO2 sola. La densidad energética desempeña un papel importante en la determinación de la autonomía de vuelo. «Los combustibles sostenibles y de alta densidad energética son fundamentales para los vuelos de larga distancia. Consideramos que el queroseno sintético fabricado a partir de agua y CO2 con ayuda de energías renovables será una alternativa más adecuada para propulsar los aviones del futuro. El hidrógeno por sí solo (incluso en su forma líquida) es demasiado voluminoso, y las baterías añaden demasiado peso a los aviones», señala Goede. Además, el queroseno verde sintético no emite azufre ni hollín y las emisiones de óxido de nitrógeno se reducen al mínimo.
Ideal para sistemas descentralizados basados en energías renovables
«La innovadora tecnología de KEROGREEN, que cabe en un contenedor, es modular, escalable y muy adecuada para plantas de producción distribuida a pequeña escala situadas en zonas remotas, por ejemplo, un parque eólico marino o un huerto solar en el desierto», afirma Goede. Todos los pasos de la conversión de CO2 mediante el proceso de plasma-electrólisis se han demostrado conforme al nivel de madurez tecnológica 3. Los investigadores seguirán trabajando para ampliar el separador de O2 en un proyecto de seguimiento.
Palabras clave
KEROGREEN, CO2, monóxido de carbono, gas de síntesis, queroseno sintético, vuelo de larga distancia, SOEC, electrolizador de óxido sólido
