Los combustibles sostenibles podrían resolver la crisis energética
Una refinería que produce combustibles a partir de la luz solar y el aire... algo que suena a ciencia ficción. No obstante, unos científicos suizos aseguran haber llevado a cabo un proyecto, con un gran potencial de desarrollo, para producir combustibles sostenibles. Una empresa derivada (spin-off) suiza se encarga de comercializar la tecnología.
Colocada sobre el tejado de un edificio en el centro de Zúrich, la instalación parece una antena parabólica sacada de una película de James Bond desplegándose y apuntando al cielo. Pero no rastrea comunicaciones secretas. Este dispositivo único, una minirrefinería solar, ha sido construido por científicos de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (EPFZ) para demostrar que es posible producir combustibles neutros en carbono solo con aire y con la luz del sol.
Tras un estudio de viabilidad de dos años, los investigadores afirman que su prototipo ha demostrado el funcionamiento “estable y fiable” de un proceso de producción de combustible solar. Los resultados se han publicado recientemente en la revista NatureEnlace externo.
“Ha sido una odisea increíble, con fracasos y éxitos en el camino”, explica a SWI swissinfo.ch Aldo Steinfeld, el profesor de la EPFZ que dirige el equipo. Más de 20 tesis doctorales han contribuido a ese proyecto que se ha prolongado durante diez años.
Sus hallazgos podrían facilitar el modo de producir cantidades industriales de “combustibles drop-in” -alternativas sintéticas a los combustibles fósiles tradicionales como el queroseno, la gasolina o el gasóleo- que pueden tener un gran impacto en la transición ecológica y ayudar a hacer más sostenibles la aviación y el transporte marítimo de larga distancia. Estos dos sectores del transporte representan el 8% de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero. Pero todavía hay que trabajar mucho para desarrollar el proyecto y llevarlo al mercado.
Proceso termoquímico de varias etapas
La minirrefinería produce combustibles líquidos, como queroseno o metanol, a partir de la luz solar y el aire mediante un proceso termoquímico de varias etapas (ver animación más abajo). En primer lugar, una unidad de captura directa del aire extrae el dióxido de carbono y el agua del aire ambiente. A continuación, el disco parabólico y el reflector concentran la luz solar por un factor de 3 000, generando una temperatura de 1 500 grados Celsius en un pequeño reactor solar. En su interior se reduce el óxido de cerio y se libera oxígeno. En una segunda etapa se añade CO2 y agua para producir el llamado syngas (monóxido de carbono e hidrógeno). En la tercera y última etapa, una unidad de conversión de gas a líquido convierte el syngas en hidrocarburos líquidos o metanol.
En la actualidad, la refinería solar produce aproximadamente medio decilitro de metanol puro a partir de 100 litros de gas de syngas en un proceso de siete horas. Esa cantidad es demasiado pequeña para utilizarla en cualquier vehículo, pero es una clara demostración de la viabilidad del proceso y un “paso importante”, aseguran los investigadores.
La I+D fundamental continuará en la EPFZ y en una torre solar a las afueras de Madrid. Paralelamente, dos spin-off suizas, Climeworks y Synhelion, fundadas por los antiguos estudiantes de doctorado de Steinfeld, están analizando cómo llevar las tecnologías al mercado. Mientras que Climeworks comercializa la tecnología para capturar el CO2 del aire, Synhelion comercializa la tecnología para producir combustibles solares a partir del CO2.
“Una unión perfecta suiza”, añade Steinfeld.
Avanzando
Synhelion, con sede en Zúrich y que actualmente cuenta con 20 empleados, anuncióEnlace externo el pasado mes de noviembre que había conseguido 16 millones de francos (17 millones de dólares), procedente de distintos inversores, para acelerar la comercialización de la tecnología de combustibles solares.
Estos fondos se destinarán en parte a la construcción y el funcionamiento de la primera planta industrial de producción de combustibles solares del mundo, situada en el Centro Aeroespacial Alemán de Jülich, en el oeste de Alemania.
El centro pone a disposición de los empresarios suizos una amplia infraestructura. Synhelion también cuenta con el apoyo financiero del Ministerio Federal de Economía y Energía de Alemania (BMWi), que recientemente ha concedido 3,92 millones de euros para el proyecto.
“Estamos ultimando los trabajos finales de instalación y empezaremos a principios de 2022 con las pruebas del sistema. Entonces construiremos nuestra primera planta a escala industrial… que comprende su propio campo de espejos, torre, receptor, reactor y sistema de almacenamiento de energía térmica. Junto a la torre se instalará un sistema de síntesis de combustible Fischer-Tropsch para convertir el syngas en combustibles líquidos”, explica el director general y cofundador de Synhelion, Philipp Furler.
Debido a la falta de sol fiable, Alemania y Suiza no son lugares ideales para la producción de combustible solar, admite Furler. Pero Jülich es un lugar perfecto para la I+D, añade.
“Es la forma más rápida, sencilla y fácil de probar la tecnología a escala industrial de principio a fin”, comenta.
El siguiente paso será construir una planta comercial algo mayor en la soleada España, que pueda funcionar de forma continua para fabricar mayores cantidades de combustible y reducir los costes de producción.
Synhelion tiene planes ambiciosos. A partir de 2023, la planta de Jülich debería empezar a producir 10 000 litros de combustible solar al año. Una vez que la instalación española esté operativa a partir de 2025, esta cifra debería aumentar a 1,6 millones de litros al año. La empresa de Furler ya tiene previsto un objetivo de producción de 875 millones de litros anuales para 2030.
Cuotas de combustible solar
Synhelion y Climeworks están despertando un gran interés. El pasado mes de noviembre, la ministra suiza de Medio Ambiente, Simonetta Sommaruga, visitó ambas empresas en ZúrichEnlace externo para conocer mejor su trabajo. También se habló de los próximos pasos de la producción y del apoyo gubernamental.
Aunque la tecnología está muy avanzada, se necesitan varios cambios para mejorar la eficiencia. El reto más importante, según Furler, es integrar los componentes clave en un sistema completo.
Según los expertos, la etapa más difícil será superar la barrera del alto precio inicial. El combustible solar de Synhelion será al principio más caro que el precio del combustible fósil y el queroseno. Synhelion calcula que la producción de 700 000 toneladas de combustible solar al año de aquí a 2030, que podría cubrir aproximadamente la mitad del consumo de queroseno en Suiza, costará cientos de millones de francos suizos. No es probable que los impuestos sobre el carbono sean eficaces para reducir los costes.
La ministra suiza aseguró que los responsables políticos deberían contribuir a crear unas condiciones marco claras para ayudar a las empresas a continuar el desarrollo de sus proyectos.
“Podemos, por ejemplo, introducir una cuota de mezcla de combustibles sintéticos en la aviación para ayudar a crear un nuevo mercado”, declaró la ministra.
Aldo Steinfeld también opina que las cuotas pueden ayudar a acompañar la tecnología y el desarrollo futuro de los combustibles drop-in.
“Se exigiría a las aerolíneas y a los aeropuertos que incluyeran una cuota mínima de queroseno solar en el conjunto total del combustible que utilizan sus aparatos”, señaló.
Empezando por algo pequeño -tan solo el 1% del combustible de un avión sería queroseno solar- para mantener bajos los costes totales del combustible, esa cuota llevaría a invertir en plantas de combustible solar y, a su vez, a ir reduciendo los costes de forma similar a la electricidad eólica y solar.
“Cuando la cuota alcance el 10-15%, veríamos como los costes del queroseno solar se acercan a los del queroseno fósil. Es una estrategia fácil de aplicar”, afirma el profesor de la EPFZ.
En la actualidad, los combustibles de aviación sostenibles (SAF) son caros y solo se utilizan en cantidades limitadas por algunas compañías aéreas, mezclados con el combustible normal. Pero la Asociación Internacional de Transporte Aéreo (IATA), organismo que agrupa a este sector industrial, quiere aumentar su uso a gran escala. Ha lanzado un programa no vinculanteEnlace externo para reducir las emisiones de CO2 de aquí a 2050, en el que se prevé que la cantidad de combustibles especiales utilizados por el sector pase del 2% en 2025 al 65% en 2050.
Traducido del inglés por Carla Wolff
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