Captura de carbono: Qué es y opciones de refrigeración identificadas

El proceso de captura de carbono es un método para eliminar el dióxido de carbono (CO₂) del vertido de una central eléctrica u otra instalación industrial que esté quemando combustibles fósiles (carbón, gas natural, etc.) antes de que entre en la atmósfera. Ese vertido se realiza generalmente a través de una gran chimenea, con el objetivo de capturar y eliminar el CO₂ para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y mitigar así el cambio climático.

Los términos "captura y utilización de carbono" (CCU) y "captura y almacenamiento de carbono" (CCS) forman parte de una generalización de procesos más amplia denominada "captura, utilización y secuestro de carbono" (CCUS). En términos sencillos, el CO₂ se captura, se separa de una corriente de aire de escape, se comprime, se transporta y, a continuación, se inyecta de nuevo en el suelo, se almacena o se utiliza en otros procesos industriales o químicos.

En la actualidad, los principales usos del CO₂ capturado son:

• La recuperación mejorada de petróleo contribuirá a aumentar las reservas
• Un componente para plásticos y materiales de construcción

Entre las diferentes tecnologías para la captura de carbono, el disolvente líquido (es decir, la amina) es la tecnología más común y probada para capturar CO₂ de los gases de combustión. En los últimos años, distintos licenciantes han desarrollado otros disolventes. A diferencia de los sistemas tradicionales de endulzamiento de gases en la captura de carbono, la columna de absorción trabaja a muy baja presión, por lo que la refrigeración eficaz de los gases de combustión y del disolvente es esencial para el rendimiento del sistema. En la tecnología de disolventes líquidos, la separación, compresión y transporte dentro de los sistemas de captura de carbono requieren refrigeración en varias fases del proceso:

• Refrigeración directa en columna
• Refrigeración de la solución rica/limpia
• Condensación de gas
• Refrigeración por gas comprimido
• Refrigeración por CO2 supercrítico

Las tres tecnologías de refrigeración utilizadas en el proceso de captura de carbono incluyen sistemas húmedos, híbridos (húmedo/seco) y secos. Alfa Laval ofrece gamas de productos de estas tecnologías:

• HUMEDO: Enfriadores de aire de superficie húmeda (WSAC®))
• HÚMEDO/SECO: Enfriadores de aire híbridos (HYAC)Hybrid Air Coolers (HYAC)
• SECO: Intercambiadores de calor refrigerados por aire (ACE)Air-Cooled Heat Exchangers (ACE)

Sistema húmedo

El enfriador de aire por superficie húmeda (WSAC) de Alfa Laval es un sistema de enfriamiento evaporativo de circuito cerrado diseñado a medida. Es un método muy eficaz para enfriar líquidos y condensar vapores en una amplia variedad de aplicaciones.

El WSAC es una tecnología de transferencia de calor más eficaz que los intercambiadores de calor refrigerados por aire estándar o los sistemas de torre de refrigeración/intercambiador de calor (de carcasa y tubos o de placas y bastidor).

Las ventajas de un enfriador de aire de superficie húmeda incluyen:

• Temperaturas de salida del proceso más bajas (5ºF-10ºF de aproximación al bulbo húmedo ambiental) en comparación con otras tecnologías (las temperaturas más bajas permitirán que la columna de absorción funcione al 100% de eficiencia, incluso en los días más calurosos, a la vez que se reduce el volumen de retención de líquido amínico).
• Aumento del rendimiento del sistema al tiempo que se reducen los requisitos de potencia de subida y bajada.
• Menor consumo de energía parasitaria (menor huella de carbono)
• Reducción del consumo de agua dulce: el agua condensada o generada en el proceso puede utilizarse como reposición.
• Un evaporador de primera etapa para reducir el volumen de descarga de la planta
• Menor superficie de parcela que los sistemas estándar de torre/intercambiador de calor

Sistema húmedo/seco (híbrido)

Al igual que los WSAC, los sistemas híbridos de refrigeración por aire (HYAC) de Alfa Laval ofrecen una refrigeración compacta y sostenible para plantas que requieren una gran capacidad de refrigeración pero con poca disponibilidad de agua. Un Alfa Laval HYAC resuelve el problema cambiando entre dos modos de funcionamiento: refrigeración seca y refrigeración húmeda, en función de la temperatura ambiente. Al activar el modo de refrigeración húmeda sólo cuando es necesario durante los periodos más calurosos, se minimiza tanto el consumo de agua como el espacio de instalación, al tiempo que se garantizan temperaturas de salida constantes.

El modelo HYAC de Zona Única (SZ) está destinado a instalaciones en las que las fluctuaciones de temperatura del aire ambiente provocan una refrigeración insuficiente en los intercambiadores de calor tradicionales refrigerados por aire. El modelo HYAC de Zona Doble (DZ) se utiliza en instalaciones donde se requiere una mayor capacidad de refrigeración. La primera zona de refrigeración en un HYAC DZ funciona como un intercambiador de calor tradicional refrigerado por aire y la segunda zona como un enfriador evaporativo.

Tanto los sistemas HYAC de zona única como los de zona doble están optimizados para un uso mínimo de agua. Al igual que con el WSAC, los sistemas HYAC pueden funcionar con agua de baja calidad (generada por el proceso) permitiendo ciclos de concentración más altos, reduciendo la descarga de agua de la planta.

Además de las ventajas de un WSAC, el HYAC también puede proporcionar:

• Ocupa menos espacio que las unidades húmedas y secas separadas
• Uso mínimo de agua

Sistema seco

Cuando no se dispone de agua, la mejor alternativa es un sistema seco refrigerado por aire. Los intercambiadores de calor de aire Alfa Laval ACE ofrecen un alto rendimiento en la mayoría de las aplicaciones del proceso de captura de carbono. Alfa Laval puede suministrar soluciones tanto estandarizadas como totalmente personalizadas y diseñadas a medida. Gracias a sus diseños flexibles, estos intercambiadores de calor pueden configurarse para adaptarse a condiciones de funcionamiento específicas, garantizando un funcionamiento fiable, bajos costes operativos y un alto rendimiento.

Las ventajas de un intercambiador refrigerado por aire incluyen:

• Sin necesidad de agua
• Sencillez y menor coste de capital

Los sistemas de refrigeración son una parte integral del proceso CCUS. Las tecnologías de refrigeración de Alfa Laval pueden ayudar a mejorar la eficiencia del proceso, reducir la huella de carbono y conservar los recursos hídricos.