Oviedo 2012 www.incar.csic.es Instituto Nacional del Carbón Rutas científicas Consejo Superior de Investigaciones Científicas Oviedo 2012 www.incar.csic.es ¡Síguenos!

Bienvenidos al INCAR www.incar.csic.es

www.csic.es Más de 15000 personas al servicio del progreso científico y tecnológico Área científico técnica 8: Ciencia y Tecnologías Químicas Química, energía, medio ambiente y materiales

INCAR vista aérea En el Área están presentes prácticamente todos los campos más actuales de la química y se realiza una investigación competitiva en distintas temáticas que se hallan en la interfase de la química con campos y disciplinas como la biología, la medicina, la energía, el medioambiente y los materiales, entre otros

Instalaciones Edificio principal Entrada salón actos Nave Edificio polivalente

Tecnologías limpias para la conversión y el uso del carbón Líneas de investigación Materiales para aplicaciones estructurales, energéticas y medioambientales Tecnologías limpias para la conversión y el uso del carbón

Programa Bienvenida Energía y cambio climático Visita instalaciones Presentación Video del INCAR Energía y cambio climático Energía y Recursos naturales CO2 y cambio climático Usos limpios del carbón Visita instalaciones Preparación y análisis Procesos energéticos y reducción de emisiones Captura de CO2 Control de emisiones (Contaminación por metales)

Energía y cambio climático Combustibles fósiles limpios como paso intermedio hacia una energía sostenible INCAR, OCTUBRE 2012

El punto de partida Renovables <10% Sucias (CO2) >78% Producimos electricidad, calor y combustibles para el transporte principalmente a partir de carbón, petróleo y gas natural (combustibles fósiles), emitiendo CO2 durante la transformación Renovables <10% Sucias (CO2) >78% La relación entre el hombre, la energía y el cambio climático. Nuclear>12% Consumo energía primarias en España (2010) El CO2 producido en la combustión de carbón, gas natural y petróleo es el principal causante del aumento de la temperatura en la tierra (calentamiento global)

Todos somos responsables Las familias consumen aproximadamente el 30% de la energía total 60 % en la vivienda 40 % en el coche Solo el 13% de la energía consumida por las familias proviene de fuentes renovables Vivienda y transporte son los sectores que más han incrementado su consumo en los últimos años En España en 2010 más del 33% de la electricidad se produjo mediante fuentes renovables ¿Cómo se consume la energía?

Esto es un hecho comprobado, no existe controversia científica CO2 y cambio climático: Relación causa-efecto Es un gas incoloro, inodoro y no tóxico. Lo emitimos (respiración) y lo ingerimos (Coca Cola) Se produce de forma natural y en la combustión de los combustibles fósiles Es el gas de efecto invernadero más importante en volumen de emisiones de origen humano Fuente mayoritaria de emisiones: combustión de combustibles fósiles Esto es un hecho comprobado, no existe controversia científica

Consecuencias del Cambio climático Disminución del número anual de días de nieve (Navacerrada) La perdiz nival Habita en el Pirineo y su plumaje cambia a blanco en invierno Como cada vez tarda más en haber nieve y su color cambia en noviembre resulta un blanco perfecto para sus depredadores

Glaciar de Monte Perdido (Huesca) 1905 1910 2004 2004

Punto de partida El Cambio climático es un hecho demostrado El CO2 de origen humano es el responsable del cambio climático El cambio climático constituye una amenaza para la supervivencia de numerosas especies Para mitigar los efectos del Cambio Climático a largo plazo, se deben tomar MEDIDAS INMEDIATAS sobre las emisiones de CO2

¿Qué opciones tenemos para reducir las emisiones de CO2? Ahorro energético (más eficiencia) Uso de combustibles con menor (o nulo) contenido en carbono. Co-utilización Expansión de fuentes de energía renovable (hidráulica, eólica, solar etc.) y biocombustibles Hidrógeno como combustible alternativo Captura y almacenamiento de CO2 INCAR INCAR

¿Qué opciones tenemos para reducir las emisiones de CO2? El ciclo de la biomasa + Fotosíntesis y crecimiento Biomasa Transformación en Biocombustibles Utilización CO2 Globalmente: CO2=0 (siempre que no se use energía “sucia” en la transformación)

Eficiencia y reducción de emisiones en el INCAR Se desarrollan proyectos en los que se analiza la co-utilización de carbón y biomasa para la generación de energía e hidrógeno. Se desarrollan también proyectos de investigación sobre oxicombustión, gasificación y combustión estudiando el efecto de las diversas variables que intervienen en el proceso (combustible, condiciones de reacción, etc.) con el objetivo de optimizarlos. Simplificando… Combustión convencional C + O2 + N2 → CO2 + N2 Oxi-Combustión C + O2 → CO2 Gasificación C + H2O → CO + H2

Composición típica gas obtenido Visita a los laboratorios del Grupo de Procesos Energéticos y Reducción de emisiones Co-gasificación de carbón y biomasa Gasificador de lecho fluidizado Temperatura: 500-900 ºC Presión atmosférica Alimentación: 3 kg/h Análisis de gases en continuo: H2, CO, CH4, CO2, O2 C + H2O = CO + H2 Efecto del tipo de reactor, de las condiciones de operación, del tipo de carbón  sobre la composición final del gas, cenizas, inquemados H2: 20% CO: 15% CH4: 3% N2: 35% CO2: 23% Composición típica gas obtenido Además… Co-gasificación con captura in situ por inyección de CaO

Oxi co-combustión de carbón y biomasa Oxicombustión vs combustión Visita a los laboratorios del Grupo de Procesos Energéticos y Reducción de emisiones Oxi co-combustión de carbón y biomasa Oxicombustión vs combustión Reactor de flujo en arrastre SMK Antracitas C. Bituminosos bajos volátiles C. Bituminosos altos y medios volátiles Potencia: 10 kW Tiempo de residencia 0.5-3s Análisis de gases en continuo: SO2, CO, NOx, CO2, O2 O2/N2 O2/CO2

Humos “sin” CO2 CO2 Calcinador Carbonatador Humos de CO2 Visita a los laboratorios del Grupo de Captura de CO2 Humos “sin” CO2 CO2 Calcinador Carbonatador Calor (a alta T) El CO2 reacciona con CaO a baja temperatura y forma CaCO3. A alta temperatura ocurre la reacción contraria y se genera nuevamente CaO y CO2. Este CO2 ahora se encuentra separado de la corriente principal de gases por lo que es más sencillo y económico transportarlo y almacenarlo Humos de CO2 CaO + CO2 → CaCO3 ← CaO CaCO3

Ciclos de carbonatación-calcinación para captura de CO2 en el INCAR Visita a los laboratorios del Grupo de Captura de CO2 Ciclos de carbonatación-calcinación para captura de CO2 en el INCAR Actualmente es la alternativa tecnológicamente más desarrollada y la que se considera económicamente viable También… Combustión de biomasa con captura in situ (CT La Robla, Fenosa)

Reducción de emisiones de elementos traza en el INCAR Visita a los laboratorios del Grupo de Contaminación por metales Reducción de emisiones de elementos traza en el INCAR Elementos traza en carbones: Depuración de carbones Formas de combinación Evaluación de los problemas originados en los procesos de utilización Comportamiento de elementos traza en la combustión del carbón Contaminación de suelos Medidas de relaciones isotópicas para identificación de fuentes de contaminación Control de emisiones Limpieza de gases en procesos de combustión, y gasificación

Reducción de emisiones de mercurio en el INCAR Visita a los laboratorios del Grupo de Contaminación por metales Reducción de emisiones de mercurio en el INCAR InfluenciaSistemas SCR Sorbentes regenerables fin de ciclo “Lavado” del carbón Hg – ceniza volante Hg 2+ Inyección sorbentes Sistema captura de partículas Sistema de desulfuración

Visita a los laboratorios de Preparación de muestras y Análisis Microanálisis elemental (C H N O S) Cenizas Análisis inmediato Calorímetros

Oviedo 2012 www.incar.csic.es Instituto Nacional del Carbón Rutas científicas Consejo Superior de Investigaciones Científicas Oviedo 2012 www.incar.csic.es ¡Síguenos!