Produccion de hidrogeno

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  • Publicado : 11 de mayo de 2011
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La demanda energética mundial, estimada en unos 10.000 millones de toneladas equivalentes de petróleo, se ve cubierta en más de un 87% por combustibles fósiles como el carbón, petróleo y gas natural. Esta dependencia tiene importantes repercusiones tanto económicas como ambientales. Por el lado económico cabe destacar que su producción centralizada en determinadas zonas del mundo, estágobernada por factores esencialmente políticos, lo que resulta en precios volátiles y elevados. Así mismo, en ausencia de alternativas viables, el agotamiento de las reservas de petróleo, estimadas en no más de 40 años, resultará en un encarecimiento progresivo hasta niveles tales que afecten el desarrollo económico global [1].

Desde el punto de vista ambiental, la combustión de combustibles fósilesconstituye el principal causante de la emisión de gases de efecto invernadero (dióxido de carbono), responsables del efecto de calentamiento global que sufre nuestro planeta.

En la actualidad, aproximadamente el 96% de la producción mundial de hidrógeno se obtiene a partir de materias primas fósiles mediante procesos como: Reformado con vapor de gas natural o naftas ligeras, oxidación defracciones petrolíferas pesadas y (gasificación) carbón. Un proceso alternativo que actualmente supone el 4% de la producción mundial de hidrógeno es mediante electrolisis del agua. Sin embargo, en la misma línea de independizar la obtención del hidrógeno de las materias primas fósiles, la biomasa, al ser renovable, es una de las fuentes más prometedoras puesto que contiene cadenas de compuestoslignocelulósico que pueden ser transformados vía enzimática en este potencial combustible.

Por esta razón, en el presente trabajo se analizara la producción de hidrogeno por vía química y por vía enzimática, empleando como herramienta la ingeniería de proceso y la simulación en el software Aspen Plus, con el fin de comparar los gastos energéticos de cada uno de los procesos y así seleccionar elmás adecuado.

1. Reformado de metano con vapor de agua
Las actividades de investigación sobre el incremento de producción de H2 crecen con rapidez, ya que es un combustible respetuoso del medio ambiente que no emite dióxido de carbono que se conoce como uno de los gases causantes del calentamiento global. El reformado con vapor de gas natural (es decir, principalmente el metano) es latecnología más común y bien desarrollado para la producción de H2 a gran escala. En la industria, el reformado con vapor de gas natural se realiza a temperaturas que van desde 973 hasta 1173 K y en las presiones de entre 20 y 40 bar [2]. Este proceso tiene principalmente 4 partes [3]:

* Purificación del gas de síntesis
* Producción de gas de síntesis
* Reacción WGS (water-gas-shift)
*Purificación del producto
Sin embargo existen múltiples configuraciones para llevar a cabo el proceso de reformado de metano, las cuales se muestran a continuación:
Pre tratamiento
Separación
Reacción

Absorción P
Absorción

Reacción enzimática
Quimisorción
Condensación

Membrana

Condensación

* Purificación del gas de síntesis: Para este proceso se lleva a cabo unacondensación de los componentes líquidos y una desulforización, sin embargo cerca del 80% del gas natural está conformado por metano.

* Producción de gas de síntesis: Este paso del proceso implica la reacción del metano  con vapor de agua a 750-800 ° C y una presión de 3.5 MPa para producir un gas de síntesis (syngas), una mezcla compuesta principalmente de hidrógeno (H2) y monóxido de carbono (CO)* Reacción WGS (wáter-gas-shift): En esta etapa el monóxido de carbono producido en la primera reacción se hace reaccionar con vapor de agua sobre un catalizador para formar hidrógeno y dióxido de carbono (CO2). Esta reacción se lleva a cabo a 400°C.

* Purificación del producto: Existen diferentes métodos tanto físicos como químicos para la purificación del H2, una opción es enfriar...
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