La Oficina de Energía Fósil del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE, por sus siglas en inglés) apoya actividades para avanzar en las tecnologías de conversión de carbón en hidrógeno, específicamente a través del proceso de gasificación del carbón con captura, utilización y almacenamiento de carbono. El Departamento de Energía anticipa que la gasificación del carbón para la producción de hidrógeno con captura, utilización y almacenamiento de carbono podría implementarse a mediano plazo.
¿Cómo Funciona?
Químicamente, el carbón es una sustancia compleja y muy variable que se puede convertir en una variedad de productos. La gasificación del carbón es un método que puede producir energía, combustibles líquidos, productos químicos e hidrógeno. Específicamente, el hidrógeno se produce al reaccionar primero el carbón con oxígeno y vapor a altas presiones y temperaturas para formar gas de síntesis, una mezcla que consiste principalmente en monóxido de carbono e hidrógeno.
Reacción de gasificación de carbón (desequilibrada):
CH0.8 + O2 + H2O → CO + CO2 + H2 + otras especies
Después de que las impurezas se eliminan del gas de síntesis, el monóxido de carbono en la mezcla de gases se hace reaccionar con vapor a través de la reacción de desplazamiento agua-gas para producir hidrógeno y dióxido de carbono adicionales. El hidrógeno se elimina mediante un sistema de separación, y la corriente de dióxido de carbono altamente concentrada puede capturarse y almacenarse posteriormente. Obtenga más información sobre la captura, la utilización y el almacenamiento de carbono.
¿Por Qué Se Está Considerando Esta Vía?
Los Estados Unidos tienen un recurso doméstico abundante en carbón. El uso de carbón para producir hidrógeno para el sector del transporte puede reducir el uso total de energía de los Estados Unidos y su dependencia del petróleo importado, al tiempo que ayuda a crear empleos mediante la creación de una industria nacional. La producción de hidrógeno a partir de carbón también ofrece beneficios ambientales cuando se integra con tecnologías avanzadas en gasificación de carbón, producción de energía y captura, utilización y almacenamiento de carbono. La integración de estas tecnologías facilita la captura de múltiples contaminantes, como óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, mercurio y partículas, así como gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono. Cuando el hidrógeno se utiliza en vehículos eficientes con pilas de combustible, las emisiones del sector del transporte casi se pueden eliminar.
La investigación se centra en Superar los desafíos
Hay varios desafíos para usar la gasificación del carbón para producir hidrógeno a costos objetivo y con emisiones de gases de efecto invernadero casi nulas. Se necesita R&D adicional para:
- Desarrollar tecnologías de captura, utilización y almacenamiento de carbono que garanticen la liberación mínima de dióxido de carbono en el proceso de producción
- Desarrollar nuevas tecnologías que puedan reemplazar el proceso criogénico que se utiliza actualmente para separar el oxígeno requerido del aire.