Una empresa finlandesa cree que puede reducir las emisiones industriales de carbono en un tercio

Las centrales eléctricas de combustibles fósiles pueden ser reemplazadas por paneles solares o reactores nucleares. Los automóviles que funcionan con gasolina se pueden reemplazar por otros que usan electricidad sin carbono para cargar las baterías. Pero no todas las partes de una economía son tan fáciles de descarbonizar, incluso en principio. Tres industrias pesadas (cemento, productos químicos y fabricación de acero) son particularmente difíciles de limpiar. Una de las razones es que todos dependen de procesos químicos que necesitan temperaturas muy altas.

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La extracción de hierro de su mineral, por ejemplo, es el primer paso en la fabricación de acero. Las temperaturas en el interior de los hornos utilizados para ello pueden superar los 1.600°C. Los hornos de cemento, que convierten la piedra caliza en clinker, una de las materias primas del cemento, pueden alcanzar los 1.400 °C. Debido a que es complicado o imposible producir tales temperaturas para algunos procesos industriales utilizando solo electricidad, las empresas dependen de los combustibles fósiles.

Las empresas con mentalidad ecológica han estado explorando alternativas. El hidrógeno, por ejemplo, se puede producir dividiendo el agua en sus elementos componentes. Si eso se hace con energía limpia, el gas puede quemarse como un combustible sin carbono. Otra opción podría ser seguir con los combustibles fósiles, pero capturar y enterrar el dióxido de carbono que generan, una idea conocida como captura y almacenamiento de carbono. Pero ambas tecnologías son incipientes y requerirían la construcción de una gran cantidad de infraestructura nueva que aún no existe.

En el campus de Brightlands, un centro de innovación respaldado por el estado y la industria cerca de Maastricht, en los Países Bajos, una empresa de ingeniería finlandesa llamada Coolbrook espera cambiar eso. Su sistema "RotoDynamic" está diseñado para proporcionar exactamente el tipo de temperaturas súper altas que necesita la industria pesada, y para hacerlo mientras funciona únicamente con electricidad.

La forma más fácil de pensar en el sistema de Coolbrook es como una turbina de gas al revés. Una turbina de gas convencional, como la que se usa en centrales eléctricas o motores a reacción, quema combustible fósil para crear un gas caliente a alta presión que hace girar las palas del rotor. Esa energía rotacional puede usarse para hacer funcionar un ventilador generador de empuje (como en un avión a reacción) o convertirse en electricidad en un generador (como en una central eléctrica).

El nuevo sistema comienza en cambio con un motor eléctrico. El motor hace girar los rotores de la turbina. Luego se alimenta gas o líquido a la turbina. Una vez dentro, los rotores aceleran el material a velocidades supersónicas y luego lo frenan rápidamente de nuevo. La repentina desaceleración transforma la energía cinética contenida en el gas o fluido acelerado en calor. Si el motor funciona con electricidad verde, no se produce dióxido de carbono.

La primera prueba de la planta piloto en Brightlands implicará el craqueo con vapor, uno de los procesos de mayor consumo energético en las plantas petroquímicas. Los crackers convencionales descomponen la nafta, un componente del petróleo crudo, en moléculas más pequeñas. Como sugiere el nombre, esto se hace diluyendo la nafta con vapor y luego explosándola, en ausencia de oxígeno, en un horno.

En cambio, la planta piloto de Coolbrook inyectará una mezcla de nafta y vapor en la turbina giratoria, que la calentará a unos 1000 °C. Eso debería descomponer la nafta en sustancias como propileno y etileno, que se utilizan para fabricar plásticos. La esperanza es probar que no solo es posible romper la nafta en un reactor eléctrico, sino que es mejor. Las pruebas de laboratorio han demostrado que los rendimientos del proceso electrificado podrían ser significativamente más altos que los que se pueden obtener con los combustibles fósiles.

Suponiendo que todo salga según lo planeado, la empresa intentará producir calor para varios otros procesos industriales. Joonas Rauramo, jefe de Coolbrook, cree que el calentador debería poder alcanzar temperaturas de hasta 1.700 °C. Eso lo haría adecuado para una serie de aplicaciones intensivas en energía, incluida la producción de acero, cemento, vidrio y cerámica. Varias grandes empresas se han inscrito como socios para el proyecto piloto. Incluyen a Shell, una empresa petrolera británica, Braskem, un productor de productos químicos con sede en Brasil, y CEMEX, uno de los fabricantes de cemento más grandes del mundo.

El calor eléctrico no será suficiente para eliminar por completo las emisiones de carbono de la industria pesada. Esto se debe a que una buena fracción de las emisiones del sector no proviene de la quema de combustibles fósiles, sino de la química de los procesos que alimentan. En la fabricación de cemento, por ejemplo, aproximadamente la mitad del dióxido de carbono proviene del calentamiento del horno con combustibles fósiles. La otra mitad proviene de la calcinación, la reacción química que transforma la piedra caliza en clinker.

Es una historia similar con la fabricación de acero, donde el hierro se libera químicamente de los minerales que lo contienen como óxido de hierro. Esto se hace haciendo reaccionar el mineral a alta temperatura con una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno. Eso elimina los átomos de oxígeno, dejando hierro puro. Mientras tanto, el oxígeno se combina con el carbono para producir dióxido de carbono.

Eso significa que, incluso si el calor para impulsar esas reacciones fuera suministrado por electricidad sin carbono, el resto de las emisiones aún tendrían que ser tratadas de alguna manera. Las empresas están trabajando para modificar la química de varias maneras, pero aún no hay un enfoque listo para el mercado.

Pero una tecnología no necesita resolver un problema por completo para ser útil. El Sr. Rauramo considera que la tecnología de su empresa podría eliminar quizás el 30% de las emisiones de la industria pesada. Y, dice, puede hacerlo sin necesidad de inventar nada fundamentalmente nuevo. "Es una ciencia conocida", dice Rauramo. "Simplemente no se ha aplicado exactamente de la manera en que lo estamos haciendo". ■

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Este artículo apareció en la sección de ciencia y tecnología de la edición impresa con el título "A algunos les gusta lo picante".

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