Innovaciones en la producción ecológica de amoníaco
El amoníaco se considera el «combustible verde» de más barato y la industria naviera lo ve como una posible solución para descarbonizar su flota. El amoníaco verde puede producirse mediante plantas Haber-Bosch (HB) alimentadas con energías renovables. El proceso de HB convierte el nitrógeno atmosférico en amoníaco mediante la reacción del hidrógeno con el hierro metálico. El proceso de HB, aunque es eficiente desde el punto de vista energético, solo es rentable a muy gran escala. El proceso no es adecuado a pequeña escala.
Producción descentralizada de amoníaco a pequeña escala
«En este proyecto, queríamos pasar de las grandes plantas de amoníaco centralizadas, con un elevado consumo energético y emisiones de CO2, a instalaciones de producción de amoníaco descentralizadas a menor escala —explica el coordinador del proyecto ORACLE, Emil Drazevic, de la Universidad de Aarhus (Dinamarca)—. Para que sea realmente renovable, la electricidad utilizada también debe producirse a partir de fuentes renovables, como turbinas eólicas y células solares fotovoltaicas». La idea es que un modelo descentralizado de producción de amoníaco podría ayudar a los usuarios a pequeña escala a utilizar el amoníaco como combustible renovable, quizá para alimentar equipos y proporcionar calefacción, todo ello sin producir CO2.
Planteamientos plasmáticos, electrocatalíticos y catalíticos
Para demostrar la viabilidad de la producción de «amoníaco verde», el proyecto ORACLE reunió a ocho socios, entre ellos dos centros de investigación de Japón. Tal como explica Drazevic: «Este proyecto también era inusualmente complejo porque queríamos probar no una, sino tres tecnologías distintas. Se trataba de un método basado en plasma, otro electrocatalítico y un método puramente catalítico». Se construyeron pequeños prototipos de reactores para sintetizar amoníaco utilizando los tres métodos identificados. A partir de ahí, se obtuvieron varias ideas fundamentales. El método catalítico, por ejemplo (el proceso de HB), que produce calor de forma similar a como lo produce una cocina de inducción, demostró ser muy eficaz. Tanto los reactores de plasma como los electrocatalíticos también superaron las expectativas de producción, pero con menor eficiencia energética y mayor consumo de energía. «Una lección clave aprendida es que, aparte de la fuente de plasma, es necesario adaptar la geometría del reactor del método basado en plasma para reducir el consumo de energía —añade Drazevic—. También aprendimos que el consumo de energía en el método electrocatalítico está ligado a la presencia de litio, que es algo que podría cambiarse».
Estrategia viable para ecologizar la producción de amoníaco
El equipo del proyecto ORACLE ha demostrado que la producción renovable de amoníaco es factible y ha ayudado a determinar los posibles pasos siguientes para perfeccionar la tecnología. «Superamos todos nuestros objetivos en cuanto a eficacia de reacción —señala Drazevic—. Ahora tenemos que avanzar más en la reducción del consumo de energía». Es probable que este sea un ámbito fundamental para futuras investigaciones. Otro éxito importante ha sido la demostración de que un método descentralizado podría ser una estrategia viable para ecologizar la producción de amoníaco. Drazevic afirma: «Las plantas de amoníaco centralizadas requieren un enorme coste de capital inicial. Dividirlo en varias plantas más pequeñas puede ayudar a repartir la carga del coste y acelerar la transición energética». De hecho, para que el amoníaco se convierta en el combustible del futuro, el sector debe encontrar formas de descarbonizarse. La producción de amoníaco consume cada año alrededor del 1,8 % de la producción mundial de energía y produce como resultado unos 500 millones de toneladas de CO2. En el proyecto ORACLE se ha demostrado que las soluciones tecnológicas para afrontar estos retos están avanzando, y que los métodos descentralizados podrían ser una solución rentable. Se han identificado sinergias entre los tres métodos y se espera aprovecharlas en un futuro próximo.
Palabras clave
ORACLE, amoníaco, combustible, renovable, carbono, turbinas, fotovoltaica
