El equipo del Dr. Park Jong-ho trabaja en la investigación del hidrógeno azul con captura de dióxido de carbono. El Laboratorio de Investigación de Combustibles Limpios del Instituto de Investigación de Energía de Corea (KIER) ha desarrollado con éxito una tecnología esencial para la producción de hidrógeno azul. Se trata de un material que reduce significativamente el coste de capturar dióxido de carbono.

El hidrógeno se produce de forma mayoritaria mediante el reformado de combustibles fósiles, como el gas natural licuado (GNL). Este proceso que genera hidrógeno gris. Hay un proceso añadido que consiste en eliminar las emisiones de dióxido de carbono generadas durante este proceso mediante el uso de CCUS (Carbon Capture, Utilization, and Almacenamiento). Entonces se obtiene el hidrógeno azul.

A pesar del enfoque en la energía limpia centrado en el hidrógeno (H2), más del 90% de la producción de hidrógeno proviene de combustibles fósiles, generando 10 kg de dióxido de carbono por cada 1 kg de hidrógeno producido. El objetivo final es utilizar hidrógeno verde, que tiene emisiones de carbono cero. Sin embargo, mientras persistan las limitaciones económicas y técnicas, se necesita una tecnología puente.

El hidrógeno azul con captura de dióxido de carbono

La alternativa más realista es el hidrógeno azul. Se trata de un método de producción que captura el dióxido de carbono emitido durante el proceso y lo almacena bajo tierra o lo utiliza como materia prima para productos petroquímicos, evitando así la liberación de dióxido de carbono en la atmósfera. Según la Agencia Internacional de Energía, se espera que el suministro de hidrógeno azul alcance los 200 millones de toneladas para 2050, lo que resultaría en una reducción anual de 1.3 mil millones de toneladas de emisiones de dióxido de carbono.

El gobierno tiene previsto lanzar en junio de 2024 el primer mercado mundial de subastas de generación de energía con hidrógeno limpio, donde participarán todos los colores de hidrógeno. Desde el verde hasta el azul, con el objetivo de activar la industria del hidrógeno limpio. SK E&S planea establecer una planta de producción de hidrógeno azul cerca de la terminal de GNL de Boryeong. Su objetivo es producir anualmente 250.000 toneladas de hidrógeno azul.

 El equipo de investigación

El equipo de investigación del KIER mejoró la eficiencia general del proceso al aumentar la selectividad para capturar dióxido de carbono de los gases de escape y la baja capacidad de adsorción de los adsorbentes utilizados en los procesos convencionales de captura de dióxido de carbono. El uso del adsorbente desarrollado permite capturar precisamente dióxido de carbono con una selectividad más de 4.6 veces mayor que los adsorbentes comerciales, manteniendo una capacidad de adsorción comparable.

Los adsorbentes comerciales convencionales utilizados en los procesos de captura de dióxido de carbono tenían una desventaja de compensación: selectividad de CO2 sobre otros componentes gaseosos, particularmente CH4 en procesos de producción de hidrógeno, y capacidad de trabajo de adsorción. Los adsorbentes convencionales con alta selectividad de CO2 mostraban baja capacidad de trabajo de adsorción, y viceversa. Para superar estos desafíos, el equipo de investigación desarrolló un adsorbente con características de superficie polar, optimizando la energía de unión para maximizar la capacidad de trabajo de adsorción efectiva.

El equipo también creó una tecnología de proceso de Adsorción por Oscilación de Presión al Vacío (VPSA) utilizando el adsorbente desarrollado. Se capturó dióxido de carbono con éxito y se produjo con una pureza superior al 99% y una recuperación del 92% mediante operación continua en condiciones optimizadas. En comparación, los adsorbentes convencionales solo podían recuperar el 67% de dióxido de carbono con una pureza del 96%, mientras que el adsorbente desarrollado mejora significativamente tanto la pureza como la recuperación, contribuyendo en gran medida a la eficiencia del proceso.

Es especialmente destacable la reducción significativa en el consumo de energía necesario para capturar y producir dióxido de carbono de alta pureza. Según los resultados de la simulación numérica, se requerirían aproximadamente 40 kilovatios-hora por tonelada de CO2 (40 kWh/ton-CO2). Esto representa la mitad del consumo de energía en comparación con la tecnología de la empresa líder Air Products en Estados Unidos, que requiere 83 kWh/ton-CO2. Como resultado, el coste de captura también se puede reducir a la mitad.

Declaraciones de los investigadores de hidrógeno azul con captura de dióxido de carbono

El Dr. Park Jong-ho es el investigador principal. Declaró: Quiero combinar el adsorbente desarrollado con la tecnología de diseño de plantas de hidrógeno y la experiencia en desarrollo de procesos que poseen nuestros investigadores. Así será posible producir hidrógeno azul a escala de un millón de toneladas al año. se logrará un bajo coste de captura de menos de 30 dólares por tonelada de CO2. Aspiramos a liderar el mercado de producción de hidrógeno azul. De esta forma, aseguraremos una tecnología nacional. Superará a las tecnologías avanzadas, y nos esforzaremos por contribuir a lograr la neutralidad de carbono para 2050.»

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