En este proyecto se propone el uso de una fuente energética no fósil y de carácter renovable como es el biogás. Se enmarca en el reto global de abastecimiento energéticamente sostenible y respetuoso con el medio ambiente, además de contribuir a la eliminación controlada de residuos de diverso origen como los sólidos urbanos, agrícolas y ganaderos e industriales como los derivados de los lodos de depuradora. Para ello, se establece como objetivo primario la producción de hidrógeno como vector energético, y de otros combustibles alternativos como el metanol (MetOH) y el dimetileter (DME), aprovechando el hidrógeno y el monóxido de carbono como compuestos intermedios.

Como método, se propone combinar varias tecnologías en un mismo proceso incluyendo, por un lado, un entramado de reacciones de producción que engloban: (a) el reformado seco de metano (MDR), (b) la hidrogenación catalítica de gas de síntesis (COH) y (c) la regeneración de catalizadores mediante la combustión del residuo carbonoso formado durante las reacciones previas. Por otro lado, procesos de separación: (d) la separación de hidrógeno mediante el uso de óxidos metálicos y ciclos redox de oxidación-reducción de los mismos (proceso “Steam-iron” –SIP-), (e) la separación de hidrógeno mediante membranas permeoselectivas, y (f) la separación selectiva mediante membranas basadas en zeolitas. La combinación de estos procesos de reacción + separación + regeneración comporta una clara intensificación del proceso global, lo que le confiere un mayor carácter de sostenibilidad al integrar varias operaciones básicas en un número reducido de unidades.

El método planteado conlleva el uso de reactores singulares como van a ser: el reactor de lecho fluidizado de doble zona (TZFBR), en el que además de llevarse a cabo simultáneamente reacción y regeneración, se pretende que exista una separación simultánea de hidrógeno puro mediante la inclusión de membranas permeoselectivas (MB), y el reactor catalítico de membrana (CMBR), junto con reactores más convencionales de lecho fijo pero con funcionamiento alterno (AFBR) de reducción-oxidación, según el carácter redox de su alimentación.

En el transcurso del proyecto se pretenden determinar las condiciones óptimas del proceso global mediante el análisis experimental de los tres bloques generales en que queda estructurado el mismo: (i) MDR en TZFBR+MB, (ii) COH en CMBR, y (iii) SIP en AFBR; Estudiando para ello diversas configuraciones de los reactores, materiales (membranas permeoselectivas, catalizadores, óxidos metálicos redox, …) y diversas condiciones de operación (flujos, temperatura, presiones parciales, presiones de permeación, etc…).

El fin último es conseguir maximizar el rendimiento a los productos deseados (hidrógeno, MetOH, DME) de forma selectiva y estable. Todo ello en condiciones en que implícitamente se está restringiendo el número de unidades básicas y sus dimensiones para cada uno de los bloques (intensificación), así como el contenido en impurezas (CO especialmente) de la corriente de hidrógeno obtenida, de forma que sea susceptible de ser usada en celdas de combustible PEMFC para el aprovechamiento finalista de la energía.

Proyecto: ENE2013-44350-R