Caso de éxito del CSIC en la captura de CO2 por carbonatación calcinación

Presentado por la Oficina Española de Patentes y Marcas

Uno de los grandes problemas de nuestro planeta: las emisiones de CO2

Las emisiones de CO2 y su acumulación en la atmósfera están produciendo el calentamiento global, y el consiguiente aumento de la temperatura media de la atmósfera terrestre y de los océanos.

Según el último Informe Especial “Calentamiento Global de 1.5ºC” del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio climático (IPCC) creado por la Organización Meteorológica Mundial (OMM) y el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), la captura y el almacenamiento de dióxido de carbono (CCS por sus siglas en inglés) sigue siendo una herramienta clave para descarbonizar sectores industriales difíciles de electrificar (como el cementero, el del acero, etc) y para conseguir emisiones negativas de ciertos procesos alimentados por biomasa renovable.

Pioneros a nivel mundial en reacciones reversibles a muy alta temperatura para la captura de CO2.

El proceso de captura de CO2 supone su separación del resto de gases en la emisión de procesos industriales, para posteriormente almacenarlo en el subsuelo, en yacimientos agotados de petróleo o gas en condiciones supercríticas. Una parte pequeña del flujo capturado de CO2 podría destinarse también a alimentar nuevos procesos de fabricación de productos que contienen carbono, evitando así la extracción de combustibles fósiles para ese fin.

Una familia de procesos muy prometedores de captura de CO2 se basa en la reacción reversible de carbonatación-calcinación, de CaO/CaCO3, en el que se utiliza el óxido de calcio (CaO) para capturar CO2, en forma de carbonato de calcio (CaCO3), para liberarlo posteriormente mediante la calcinación de dicho CaCO3 en condiciones de alta concentración de CO2 (quemando un combustible con O2 puro o aportando calor de forma indirecta al calcinador).

La aplicación de estas reacciones reversibles a muy alta temperatura, para el desarrollo de procesos de alto rendimiento energético, es relativamente reciente. Uno de los pioneros en este campo a nivel mundial ha sido el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), tanto en el Instituto de Ciencia y Tecnología del Carbono (INCAR-CSIC) como en el Instituto de Carboquímica.

Muchos años de investigación han dado sus frutos: patentes, trabajos científicos y planta piloto de La Pereda.

Tras unos años de investigación básica, en 2002 el CSIC solicitó una patente (ES2192994A1) en la que se planteaba el uso del calor generado en la cámara de combustión en la reacción endotérmica del calcinador para regenerar el sorbente, a través de paredes metálicas que separan la cámara de combustión del calcinador, o mediante un sólido inerte circulando entre las dos cámaras.

CSIC ha sido el origen de media docena de patentes activas, extendidas internacionalmente, que planteaban nuevos procesos o mejoraban los existentes. 

Sus investigadores han publicado varios de los trabajos científicos más citados en este campo, incluyendo los primeros resultados en el mundo en planta piloto en continuo, de 30 kW, que llevaron a la constitución de una Agrupación de Interés Económico AIE LA PEREDA entre el CSIC y dos empresas españolas del sector energético, ENDESA y HUNOSA para el desarrollo e implementación de estas tecnologías en una planta de 1.7 MWt en La Pereda (Asturias, España / foto adjunta).

Posteriormente, la empresa norteamericana Foster Wheeler adquirió un porcentaje en los derechos de explotación de estas tecnologías, actuando de tecnólogo en el proyecto de AIE La PEREDA.

La planta piloto de la Pereda es la más grande y activa del mundo en el campo de la carbonatación-calcinación, con contratos activos desde el 2009 hasta el 2019 y acumulando más de 4000 horas de ensayos.

Una variante del proceso para biomasa ( ES2339733A1 propiedad de la empresa Naturgy), que permite generar electricidad con emisiones negativas, se desarrolló en paralelo en una planta piloto de 400 kWt en la CT de la Robla (León, España).

En los últimos años, el interés en tecnologías CCS ha decaído en el sector de generación eléctrica en toda Europa debido al gran éxito y penetración de la electricidad renovable. Pero las tecnologías CCS siguen siendo una prioridad europea para sectores industriales difíciles de electrificar como el del cemento (donde el CSIC investiga en el marco del proyecto Cleanker) y del acero, donde el CSIC va a llevar a escala TRL7 su tecnología patentada PCT/ES2010/070585 en una planta de ArcelorMittal, en el marco del proyecto europeo C4U.

El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) es una Agencia Estatal para la investigación científica y el desarrollo tecnológico de España cuyo objeto es el fomento, la coordinación, el desarrollo y la difusión de la investigación científica y tecnológica, de carácter multidisciplinar, con el fin de contribuir al avance del conocimiento y al desarrollo económico, social y cultural.

El CSIC, a través de sus 120 centros ubicados por toda la geografía nacional, investiga en todas las áreas científico-tecnológicas. El CSIC es el primer solicitante de patentes en España, el primer solicitante español de patentes europeas y de solicitudes de patentes internacionales (PCTs) y la tercera entidad pública europea en número de patentes europeas.

En los últimos 5 años el CSIC ha licenciado 437 tecnologías para su explotación en el mercado, de las cuales 216 estaban protegidas mediante patente.