Investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Skolkovo (Skoltech) en Moscú han desarrollado una innovadora tecnología que promete cambiar el panorama energético mundial. Han logrado producir hidrógeno a partir de gas natural con una eficiencia del 45% directamente en un yacimiento de gas, un avance significativo que podría acelerar la transición de los combustibles fósiles a la energía limpia.
El proceso desarrollado por Skoltech implica la inyección de vapor y un catalizador en un pozo de gas natural, seguido de la adición de oxígeno para encender el gas. Esta combustión asistida por catalizador produce una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno. El hidrógeno se extrae fácilmente, dejando el monóxido de carbono y el dióxido de carbono atrapados permanentemente en el yacimiento, evitando así su liberación al medio ambiente.
Actualmente, aproximadamente el 80% de la energía mundial proviene de combustibles fósiles como el petróleo y el gas natural. Estos combustibles liberan dióxido de carbono cuando se queman, contribuyendo al cambio climático y amenazando el medio ambiente. Aunque el gas natural se considera más limpio que el petróleo, aún emite dióxido de carbono, lo que lo convierte en una amenaza significativa.
El hidrógeno, que solo emite vapor de agua al ser utilizado, podría ser una alternativa más saludable y sostenible. Sin embargo, su producción ha sido un desafío técnico y económico. La propuesta de Skoltech de extraer hidrógeno directamente de los yacimientos de gas natural, ricos en hidrocarburos que contienen una gran cantidad de hidrógeno a nivel molecular, ofrece una solución prometedora.
Etapas
El proceso propuesto por el equipo de Skoltech es eficiente y consta de varias etapas. Primero, se inyecta vapor en el pozo junto con un catalizador. Luego, se añade aire u oxígeno puro para encender el gas directamente en el yacimiento. Con la ayuda del vapor y el catalizador, el gas natural se convierte en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno. El dióxido de carbono formado se queda en el yacimiento, evitando su liberación.
En la etapa final, el hidrógeno se extrae del pozo a través de una membrana que bloquea otros productos de la combustión. Este método deja el monóxido de carbono y el dióxido de carbono atrapados permanentemente bajo tierra.
Resultados
Los investigadores probaron su proceso en reactores de laboratorio que simularon un entorno real de yacimiento de gas. Utilizaron roca triturada y metano, el componente principal del gas natural, junto con vapor, un catalizador y oxígeno. Mantuvieron la presión en el reactor a un nivel típico de los yacimientos de gas, ochenta veces superior a la presión atmosférica.
Los resultados fueron alentadores: el 45% del volumen total de gas se convirtió en hidrógeno a 800°C, con grandes cantidades de vapor inyectado en el reactor. Para maximizar la eficiencia, se descubrió que debe haber cuatro veces más vapor que gas natural. La elección de la temperatura de 800°C se debe a que se alcanza fácilmente durante la combustión del gas natural sin necesidad de mantenimiento artificial.
El rendimiento del hidrógeno también depende de la composición de la roca. En experimentos con alúmina porosa, el rendimiento alcanzó el 55%. Esto se debe a que la alúmina es inerte y no reacciona con los elementos circundantes. En contraste, la roca natural contiene minerales más activos que pueden reaccionar con los componentes de la mezcla de gases y afectar el rendimiento del hidrógeno.
"Todas las etapas del proceso se basan en tecnologías bien establecidas que no se habían adaptado previamente para la producción de hidrógeno a partir de yacimientos de gas reales. Hemos demostrado que nuestro enfoque puede ayudar a convertir los hidrocarburos en combustibles 'verdes' en el entorno del yacimiento con una eficiencia de hasta el 45%. En el futuro, planeamos probar nuestro método en yacimientos de gas reales", afirmó Elena Mukhina, Ph.D., científica investigadora principal en Skoltech Petroleum y líder del proyecto.
Carlos
16/06/2024