Dos proyectos reciben financiación para tecnologías que evitan las emisiones de carbono | Noticias del MIT

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El Centro de Captura, Uso y Almacenamiento de Carbono, uno de los centros bajos en carbono de la Iniciativa Energética del MIT (MITEI), ha otorgado $ 900,000 en fondos para dos nuevos proyectos de investigación para avanzar tecnologías que evitan el dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera y ayudar a combatir el cambio climático. El proyecto ganador recibe $ 750,000 y otro proyecto recibe $ 150,000.

El proyecto ganador, dirigido por el investigador principal Asegun Henry, el profesor Robert N. Noyce en desarrollo profesional en el Departamento de Ingeniería Mecánica y el co-investigador principal Paul Barton, profesor de ingeniería química en Lammot du Pont, tiene como objetivo producir Hidrógeno sin CO2 emisiones al tiempo que crea una segunda fuente de ingresos de carbono sólido. El proyecto adicional, dirigido por el investigador principal Matěj Peč, titular de la Cátedra de Desarrollo Profesional Victor P. Starr en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias, tiene como objetivo ampliar la comprensión de los nuevos procesos. de almacenamiento de CO.2 en rocas de basalto convirtiéndolo de una solución acuosa en minerales de carbonato.

Las tecnologías de captura, uso y almacenamiento de carbono (CCUS) tienen el potencial de desempeñar un papel importante en la limitación o reducción de la cantidad de CO2 en la atmósfera, como parte de una serie de enfoques de mitigación del cambio climático que incluyen tecnologías de energía renovable y eficiencia energética, así como medidas de política. Si bien algunas tecnologías CCUS se están implementando para millones de toneladas de CO2 por año, existen importantes necesidades para mejorar los costos y el rendimiento de estas tecnologías y para promover más tecnologías emergentes. El Centro CCUS de MITEI se esfuerza por abordar estos desafíos con una cohorte de miembros de la industria que apoyan investigaciones prometedoras del MIT como estos proyectos recién financiados.

Un nuevo proceso para producir hidrógeno sin CO2 emisiones

Proyecto Henry y Barton, "Menor costo, CO2-gratis, H2 Producción de CH4 utilizando estaño líquido », estudia el uso de la pirólisis de metano en lugar del reformado de metano con vapor (SMR) para la producción de hidrógeno.

Actualmente, la producción de hidrógeno representa alrededor del 1 por ciento del CO global2 emisiones, y el método de producción predominante es SMR. El proceso SMR se basa en la formación de CO2, por lo que reemplazarlo con otro enfoque económicamente competitivo para producir hidrógeno evitaría las emisiones.

“El hidrógeno es esencial para la vida moderna porque se usa principalmente para producir amoníaco como fertilizante, que juega un papel esencial en la alimentación de 7.500 millones de personas en todo el mundo”, dice Henry. "Pero debemos ser capaces de alimentar a una población en crecimiento y aprovechar el potencial del hidrógeno como fuente de combustible libre de carbono mediante la eliminación de CO2 emisiones de la producción de hidrógeno. Nuestro proceso da como resultado un subproducto de carbono sólido, en lugar de CO2 gas. La venta de carbono sólido reduce el precio mínimo al que se puede vender el hidrógeno para lograr el equilibrio con la corriente, CO2 proceso intensivo en emisiones. "

El trabajo de Henry y Barton es un nuevo enfoque de un proceso existente, la pirólisis del metano. Al igual que SMR, la pirólisis de metano usa metano como fuente de hidrógeno, pero sigue una ruta diferente. SMR usa oxígeno del agua para liberar hidrógeno al unir preferentemente oxígeno al carbono en el metano, produciendo CO2 gas en el proceso. En la pirólisis de metano, el metano se calienta a una temperatura tan alta que la propia molécula se vuelve inestable y se descompone en hidrógeno gaseoso y carbono sólido, un subproducto mucho más valioso que el CO.2 gas. Aunque la idea de la pirólisis de metano ha existido durante muchos años, ha sido difícil de comercializar debido a la formación del subproducto sólido, que puede depositarse en las paredes del reactor y eventualmente obstruirlo. Este problema hace que el proceso no sea práctico. El proyecto de Henry y Barton utiliza un nuevo enfoque en el que la reacción se facilita con estaño fundido inerte, que evita que se produzcan obstrucciones. El enfoque propuesto es posible gracias a los avances recientes en el laboratorio de Henry que permiten el flujo y la contención de metal líquido a temperaturas extremas sin fugas o degradación del material.

Estudiando CO2 almacenamiento en depósitos de basalto

Con su proyecto, "Monitoreo de alta fidelidad para el secuestro de carbono: estudio geofísico y geoquímico integrado de datos de campo y de laboratorio", Peč planea realizar un estudio integral para obtener una comprensión holística de los procesos quimio-mecánicos acoplados que acompañan al CO2 almacenamiento en reservorios de basalto, con la esperanza de aumentar la adopción de esta tecnología.

El Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático estima que de 100 a 1000 gigatoneladas de CO2 debe ser eliminado de la atmósfera a finales de siglo. Dichos volúmenes solo pueden almacenarse debajo de la superficie de la Tierra, y este almacenamiento debe realizarse de manera segura, sin permitir ninguna fuga a la atmósfera.

Una estrategia de almacenamiento prometedora es el CO2 mineralización, en particular mediante la disolución de CO gaseoso2 en el agua, que luego reacciona con las rocas del yacimiento para formar minerales de carbonato. Entre las tecnologías propuestas para el secuestro de carbono, este enfoque es único en el sentido de que el secuestro es permanente: el CO2 se convierte en parte de un sólido inerte, de modo que no puede escapar al medio ambiente. Las rocas de basalto, la roca volcánica más común en la Tierra, presentan buenos sitios para el CO2 inyección debido a su ocurrencia generalizada y altas concentraciones de cationes divalentes como calcio y magnesio que pueden formar minerales de carbonato. En un estudio, más del 95% de CO2 inyectado en un sitio piloto en Islandia se precipitó como minerales de carbonato en menos de dos años.

Sin embargo, garantizar la integridad subterránea de las formaciones geológicas durante la inyección de fluidos y evaluar con precisión las tasas de reacción en estos yacimientos requiere estudios específicos como los de Peč.

"La financiación del MITEI Low Carbon Energy Center for Carbon Capture, Use and Storage me permite lanzar una nueva dirección de investigación, reuniendo a un grupo de expertos de diversas disciplinas. para combatir el cambio climático, quizás el mayor desafío científico de nuestra generación. acéptalo ”, dice Peč.

Ambos proyectos fueron seleccionados de una convocatoria de propuestas que resultó en 15 solicitudes de investigadores del MIT. "El proceso de solicitud reveló un gran interés por parte de los investigadores del MIT en el avance de los procesos y tecnologías de captura, uso y almacenamiento de carbono", dice Bradford Hager, profesor de ciencia de Cecil e Ida Green de la Terre, quien codirige el centro CCUS con T Alan Hatton, profesor de ingeniería química de Ralph Landau. "Los dos proyectos financiados por el centro darán como resultado una investigación básica de mayor riesgo que explore nuevos enfoques con el potencial de tener un alto impacto a largo plazo". Dada la dirección a corto plazo de la industria, proyectos como este podrían no haber sido financiados de otra manera, por lo que obtener apoyo para este tipo de investigación básica en una etapa temprana.

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