Desde hace décadas, científicos se plantean cómo conseguir que la energía solar, pueda ser almacenada y transportada a sitios poblados. Eso ha motivado la búsqueda de mecanismos eficientes y de bajo costo, para transformarla en combustible líquido, como la gasolina que es usada en automóviles y aviones. La innovación parece haber sido lograda y un uruguayo está en el equipo, ahora fue publicada en la revista Science.
Uno de esos investigadores es el uruguayo Aldo Steinfeld (1960), ingeniero aeronáutico del Technion (Israel), doctorado por la Universidad de Minesota (Estados Unidos de América) y actualmente profesor del ETH Zurich (Instituto Tecnológico Federal de Suiza) y director del Laboratorio de Energía Solar en el Instituto Paul Scherrer (Suiza).
Steinfeld investiga el campo de los combustibles solares desde hace más de 15 años.
Los últimos dos años se dedicó "intensamente" al desarrollo del prototipo de reactor solar, cuentó al diario montevideano El País.
Lo hizo junto al profesor Sossina Haile, del Instituto Tecnológico de California (Caltech) y cinco estudiantes de postgrado.
"La idea básica es un ciclo termoquímico para la disociación de dióxido de carbono e hidrógeno, utilizando radiación solar concentrada como fuente energética de alta temperatura en el proceso", dice.
En términos más sencillos, eso implica conseguir gasolina con agua, dióxido de carbono y luz solar.
Es por eso que el desarrollo fue comparado a nivel científico con el proceso que efectúan las plantas.
Uno de los especialistas que marcó esta similitud fue el argentino Rodrigo Herrera Vargas, quien destacó que la energía generada por paneles solares fotovoltaicos puede ser consumida de forma directa o acumulada con baterías. "No existe, al momento, otra opción viable. Sin embargo, hace unos días, un equipo de científicos de Caltech, ETH Zürich, y el Instituto Paul Scherrer crearon un prototipo de reactor solar que permite transformar directamente la energía solar en combustible a través de un proceso que consta de dos etapas y presenta similitudes con los procesos naturales que ocurren en las plantas", escribió en el portal de la "La Nación".
De todos modos, Steinfeld señala que, además de que ambos utilizan agua, dióxido de carbono y luz solar para producir combustible limpio en un ciclo cerrado, "no hay muchas más similitudes" entre ellos.
"El proceso de las plantas es la fotosíntesis a temperatura ambiental. Nuestro proceso es termoquímico a altas temperaturas (por encima de 1.500°C) con el potencial de alcanzar una alta eficiencia de conversión de energía solar al valor calorífico del combustible", señala.
El equipo logró una conversión solar a combustible con una eficiencia energética del 0,8%. Ahora los investigadores plantean mejorarla y optimizar la tecnología del reactor. La meta: aumentar la escala para utilizarla en torres solares, que ya son aplicadas en la generación de electricidad.
El científico es cauteloso respecto al calendario de aplicación industrial, pero arriesga una fecha. "El potencial de los combustibles solares ha sido varias veces sobreestimada en el corto plazo y subestimado en el largo plazo.
Todavía tenemos mucho trabajo de investigación y desarrollo para llevar a cabo, pero para el 2020 deberíamos ser capaces de ser testigo de la puesta en funcionamiento de la primera planta de combustibles solares", afirma.
"Los resultados hasta ahora ofrecen pruebas convincentes para la viabilidad técnica de los enfoques termoquímicos de los combustibles solares generados de agua y dióxido de carbono, mientras se alcanzan los esfuerzos para transformar el concepto de laboratorio en una tecnología central para el futuro de la energía sustentable", añade.
Para 2020 proyectan la primer planta de combustible solar.
Para el profesor Aldo Steinfeld los principales desafíos que enfrenta es lograr un diseño sólido, confiable y escalable del reactor termoquímico solar y conseguir una transferencia de calor y una conversión económica eficiente. También reducir de la contaminación ambiental en el precio final de los combustibles fósiles.
Entrevista que le realizaran en el año 2009
04/05/2009
El Prof. Aldo Steinfeld, miembro del Consejo Científico de IMDEA Energía, es un científico con reconocido prestigio internacional en el ámbito de la ingeniería solar aplicada a procesos químicos con altos flujos de radiación solar y altas temperaturas, en lo que se conoce como "Solar Fuels and Chemicals".
El Prof. Steinfeld es Full Professor en la selecta Escuela Politécnica de Zürich (ETH), donde dirige la Cátedra de "Renewable Energy Carriers"; Jefe del Laboratorio de Energía Solar en el Paul Scherrer Institut (PSI) y Editor del ASME International Journal of Solar Energy Engineering.
1.- Sus investigaciones en Suiza son pioneras en abordar la producción de hidrógeno y otros procesos químicos a elevadas temperaturas mediante el uso de radiación solar concentrada. ¿Han conseguido desarrollar reactores solares capaces de operar a altas temperaturas y altos flujos radiantes?.
Hemos desarrollado prototipos de reactores solares con un nivel de potencia de 10 kW que operan a temperaturas superiores a 1500 ºC e intensidades de flujo solar superiores a 3.000 soles (3.000 kW/m2).
Los procesos termoquímicos realizados con estos reactores son la descomposición del H2O a través de ciclos termoquímicos para producción de hidrógeno y la conversión térmica de materia prima carbonosa (por ejemplo, carbón, biomasa, neumáticos y otros residuos de carbono) a gas de síntesis de alta calidad y combustibles líquidos.
Recientemente, en el marco de un proyecto conjunto con el CIEMAT en España y PDVSA (Petróleos de Venezuela, S.A.), hemos escalado la tecnología del reactor de gasificación de coque de petróleo a 500 kW y las pruebas se iniciarán pronto en la instalación de la torre solar de la Plataforma Solar de Almería del CIEMAT.
2.- Una de sus líneas de investigación se centra en el desarrollo de ciclos termoquímicos especialmente adaptados al uso de los sistemas de concentración solar para producción de hidrógeno. ¿Qué ciclos termoquímicos han experimentado?. ¿Cuáles son sus ventajas? .¿Cuál es el grado de desarrollo actual y los principales hitos conseguidos?.
Hemos analizado varios ciclos termoquímicos y finalmente nos hemos centrado en ciclos basados en el uso de pares redox metal/óxido que posean tan sólo dos etapas. En particular hemos seleccionado la reacción ZnO/Zn, debido a su simplicidad, su buena ciclabilidad y el potencial en cuanto a la eficiente conversión de la energía solar en energía química, lo que conduce a una buena competitividad económica.
El principal reto es el desarrollo de la tecnología de los reactores solares que operan a 1700 ºC y 1 bar. Hemos demostrado experimentalmente la viabilidad técnica del proceso con un prototipo de reactor solar de 10kW. En estos días nos estamos centrando en la optimización de la tecnología de los reactores solares y en su cambio de escala.
3.- ¿Algunas de las tecnologías desarrolladas en el ámbito de los "Solar Fuels and Chemicals" pueden ser aprovechadas para procesos de captura y abatimiento de CO2?.
Efectivamente, de hecho, estamos investigando la reversibilidad del proceso de calcinación-carbonatación (CaO-CaCO3) para la captura de CO2 de los gases de combustión, o incluso del aire atmosférico. Con un reactor de lecho fluidizado, directamente expuesto a la radiación solar concentrada, un flujo continuo de aire puede ser totalmente despojado de su CO2 con un tiempo de residencia de menos de 1 segundo, y posteriormente el CO2 puede ser recuperado puro a 1 bar de presión.
Por otro lado, estamos utilizando también el propio ciclo termoquímico ZnO/Zn en un reactor solar, para convertir la corriente de CO2 puro en corrientes separadas físicamente de CO y de oxígeno, donde el CO se transforma posteriormente en combustibles líquidos a través de la síntesis Fischer-Tropsch.
En resumen: la energía solar se utiliza para capturar el CO2 del aire atmosférico y para reciclarlo en forma de combustibles para el transporte. El ciclo está perfectamente cerrado: ¡un verdadero proceso cíclico sostenible!.
4.- Dentro del programa de investigación de IMDEA Energía y de otros centros de investigación españoles como CIEMAT, encontramos también algunas actividades en sistemas de concentración solar para procesos químicos. ¿En qué temas cree usted que existen mayores posibilidades de encontrar consorcios Europeos para abordar la demostración de estas tecnologías?
A corto y medio plazo, los procesos termoquímicos impulsados por energía solar dirigidos hacia la descarbonización de los combustibles fósiles, por ejemplo, la gasificación, el reformado y los procesos de descomposición, presentan un gran potencial, ya que permiten el ahorro de los combustibles fósiles, mitigan las emisiones de CO2, y ofrecen un camino de transición hacia los combustibles de origen solar.
Estos procesos "híbridos" crean un vínculo entre la actual tecnología basada en los combustibles fósiles y la tecnología solar-química del futuro, y reducen el plazo de tiempo para la transferencia de la tecnología solar a la industria.
El reciclado de los residuos carbonosos (neumáticos, plásticos, envases, lodos) también pertenece a esta categoría de procesos solares híbridos y pueden generar interesantes incentivos económicos por el bajo valor de la materia prima.
La producción de materiales energéticamente intensivos en sus respectivos procesos de obtención, tales como los metales (Al, Fe, Mg, Si, Cu) y el cemento, constituye un importante nicho de aplicación de la energía solar concentrada como fuente de alta temperatura.
A largo plazo, la producción de combustibles solares (H2, gas de síntesis, los combustibles líquidos) a partir de H2O, CO2, o una combinación de ambos, ofrece la mejor solución sostenible para el almacenamiento y el transporte a larga distancia de la energía solar y su uso final para proporcionar calor, energía y combustibles para el transporte. El potencial es alto, y nos corresponde a nosotros hacer el esfuerzo en I+D para que esto sea una realidad.
http://www.madrimasd.org/cienciaysociedad/entrevistas/revista-madrimasd/detalleEmpresa.asp?id=203
No hay comentarios:
Publicar un comentario