La oxicombustión desarrollada en la UdeA se prueba en Ecopetrol
La investigación del Grupo de Ciencia y Tecnología del Gas y Uso Eficiente y Racional de la Energía —Gasure—, de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Antioquia, pasó del laboratorio a una planta piloto que se ensambló inicialmente en una bodega en el barrio El Chagualo, de Medellín, y ahora se encuentra en el municipio de Piedecuesta, Santander, donde la empresa petrolera realizará otras pruebas con ella, sobre combustión sin llama.
La mayoría de las fuentes de energía requieren de la combustión para liberar calor. Eso significa que provocan una reacción química entre el oxígeno del aire y otros elementos combustibles, la cual genera un efecto luminoso perceptible al ojo humano —llama—, eleva la temperatura de su entorno y produce una fuerza que hace mover las máquinas del mundo, o calentar sustancias para transformarlas en productos útiles en la economía.
Este método es el más usado en la Tierra, sobre todo a partir de los combustibles fósiles —petróleo, gas y carbón—, para generar más del 80 % de la energía final del planeta, pero no es el más eficiente y es un gran generador de dióxido de carbono —CO2—, un gas de efecto invernadero que se hace necesario secuestrar para ralentizar los efectos del calentamiento global.
Por eso, las investigaciones sobre combustión sin llama que adelanta el Grupo de Ciencia y Tecnología del Gas y Uso Eficiente y Racional de la Energía —Gasure—, de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Antioquia, despertaron la atención de Ecopetrol, que hoy tiene a prueba una planta piloto que resultó del desarrollo tecnológico de la Alma Mater.
«Las exigencias actuales de eficiencia energética y necesidad de captura del CO2 que se forma durante el uso de combustibles fósiles y de biomasa, para minimizar su impacto en el efecto invernadero, incentivaron desde hace varios años el uso de la oxicombustión, sobre todo en plantas de carbón pulverizado», anotó el profesor Andrés Adolfo Amell Arrieta, coordinador de Gasure.
Aquí es importante aclarar los términos. La combustión solo usa el oxígeno que hay en el aire, genera residuos de nitrógeno y CO2 y reduce la eficacia durante la reacción química —coloquialmente, la quema— de los combustibles, por lo que es altamente contaminante y en muchos procesos de calentamiento la eficiencia energética es baja.
La oxicombustión, en cambio, funciona con base en oxígeno puro o en aire con sobreoxigenación, lo que produce una mayor eficiencia térmica en el uso de combustibles como el gas natural, derivados del petróleo y más recientemente combustibles de origen renovable, así como una reducción en la emisión de gases de efecto invernadero, al ser posible captura y secuestro del dióxido de carbono a bajos costos.
Tanto en una como en otra, hay combustión con llama , pero en la oxicombustión puede obtenerse combustión sin llama, que es uno de los ejes de trabajo de Gasure. «En este caso no hay efecto luminoso intenso perceptible al ojo humano y las temperaturas son uniformes en toda la cámara de combustión, es decir, el calentamiento en ese espacio es mucho más uniforme y rápido, lo que aumenta la productividad y no hay picos de temperatura que evitan la ocurrencia tensiones mecánicas que afectan la estructura de los equipos térmicos y la formación especies corrosivas, como si ocurre en sistemas de combustión convencional. El interés reciente en la oxicombustión sin llama es su triple impacto: incrementa la eficiencia energética en los procesos de calentamiento, facilita la captura y secuestro del CO2 y la recuperación del agua que se forma en la combustión», explicó Amell Arrieta.
Este método es el más usado en la Tierra, sobre todo a partir de los combustibles fósiles —petróleo, gas y carbón—, para generar más del 80 % de la energía final del planeta, pero no es el más eficiente y es un gran generador de dióxido de carbono —CO2—, un gas de efecto invernadero que se hace necesario secuestrar para ralentizar los efectos del calentamiento global.
Por eso, las investigaciones sobre combustión sin llama que adelanta el Grupo de Ciencia y Tecnología del Gas y Uso Eficiente y Racional de la Energía —Gasure—, de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Antioquia, despertaron la atención de Ecopetrol, que hoy tiene a prueba una planta piloto que resultó del desarrollo tecnológico de la Alma Mater.
«Las exigencias actuales de eficiencia energética y necesidad de captura del CO2 que se forma durante el uso de combustibles fósiles y de biomasa, para minimizar su impacto en el efecto invernadero, incentivaron desde hace varios años el uso de la oxicombustión, sobre todo en plantas de carbón pulverizado», anotó el profesor Andrés Adolfo Amell Arrieta, coordinador de Gasure.
Aquí es importante aclarar los términos. La combustión solo usa el oxígeno que hay en el aire, genera residuos de nitrógeno y CO2 y reduce la eficacia durante la reacción química —coloquialmente, la quema— de los combustibles, por lo que es altamente contaminante y en muchos procesos de calentamiento la eficiencia energética es baja.
La oxicombustión, en cambio, funciona con base en oxígeno puro o en aire con sobreoxigenación, lo que produce una mayor eficiencia térmica en el uso de combustibles como el gas natural, derivados del petróleo y más recientemente combustibles de origen renovable, así como una reducción en la emisión de gases de efecto invernadero, al ser posible captura y secuestro del dióxido de carbono a bajos costos.
Tanto en una como en otra, hay combustión con llama , pero en la oxicombustión puede obtenerse combustión sin llama, que es uno de los ejes de trabajo de Gasure. «En este caso no hay efecto luminoso intenso perceptible al ojo humano y las temperaturas son uniformes en toda la cámara de combustión, es decir, el calentamiento en ese espacio es mucho más uniforme y rápido, lo que aumenta la productividad y no hay picos de temperatura que evitan la ocurrencia tensiones mecánicas que afectan la estructura de los equipos térmicos y la formación especies corrosivas, como si ocurre en sistemas de combustión convencional. El interés reciente en la oxicombustión sin llama es su triple impacto: incrementa la eficiencia energética en los procesos de calentamiento, facilita la captura y secuestro del CO2 y la recuperación del agua que se forma en la combustión», explicó Amell Arrieta.
En Gasure, lo primero que se trabajó fue la oxicombustión sin llama a partir de aire y luego se pasó a investigación sobre oxicombustión sin llama con oxígeno puro, y con base en esto y los desarrollos tecnológicos en laboratorio se analizaron los resultados y se buscó dar el paso a un proyecto de mayor escala, para lo cual se firmó, en diciembre de 2021, un convenio con el Centro de Ciencia, Tecnología e Innovación de Ecopetrol.
«El proyecto consistió en escalar la patente nuestra de combustión sin llama con oxígeno, para procesos de calentamiento que pueden ser usados en las industrias del petróleo y gas. Se aprovecharon los resultados en laboratorio y las herramientas de simulación computacional que tenemos, para llevar lo hecho a una mayor escala y satisfacer los requerimientos de Ecopetrol», precisó Andrés Amell Arrieta.
«Después de dos años de trabajo logramos tener el equipo instalado, primero en la Universidad de Antioquia y a comienzos de este año en la planta del Instituto Colombiano de Petróleo, de Ecopetrol —ICP_ en Piedecuesta, Santander, donde lo estamos ensamblando para continuar con las operaciones de prueba», informó Aldemar Martínez González, ingeniero químico y profesional de tecnología en la empresa petrolera.
El profesional se refería a que durante el segundo semestre del año pasado los investigadores de Gasure realizaron el ensamblaje y la puesta en funcionamiento de la planta piloto de oxicombustión sin llama en una bodega de la UdeA, en el barrio El Chagualo, cerca de la ciudad universitaria, donde en diciembre de 2023 12 ingenieros de Ecopetrol y del ICP evaluaron su funcionamiento, tras lo cual se aprobó su traslado a Santander, para probarlo con varios tipos de fluidos, pues aquí solo se probó con agua.
«Después de esto, si los resultados son los esperados, la idea es pasar a un equipo de mayor capacidad de potencia térmica, que nos permita llevarlo a campo, directamente a las zonas de Ecopetrol, bien sea en los segmentos de producción o de refinación, donde la combustión es el sistema térmico que predomina», anotó Martínez González.
«Tenemos este gran desarrollo a nivel piloto de la tecnología de la oxicombustión sin llama y estamos muy orgullosos de que exista en Ecopetrol, en custodia del ICP, con el apoyo de la Universidad de Antioquia y con el respaldo del grupo Gasure». Aldemar Martínez González, ingeniero químico y profesional de tecnología de Ecopetrol.
Un convenio exitoso y con acompañamiento
La Oficina de Transferencia de Resultados de Investigación —Otri— de la Universidad de Antioquia y la Unidad de Innovación de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de la Universidad de Antioquia acompañaron a Gasure para la firma del convenio con Ecopetrol, toda vez que el mismo tenía como eje una patente de invención que ya estaba registrada por la Alma Máter y el grupo de investigación.
Pamela Álvarez Acosta, coordinadora de Gestión de Transferencia de Conocimiento y Propiedad Intelectual de la UdeA, explicó que «era necesario hacer el acompañamiento, para facilitar el entendimiento de lo que eso significaba, de los resultados esperados y de las perspectivas para el futuro, porque el equipo que “traduce” la patente de invención queda instalado en el equipo que va a la otra parte».
Anotó que «es un proyecto demostrativo y, en ocasiones, este tipo de desarrollos son muy favorables para evidenciar resultados novedosos, con nivel inventivo, y por eso son patentados, y son una opción muy viable para la industria. En esta ocasión, el proyecto piloto ha obtenido muy buenos resultados y tiene buenas perspectivas futuras».
Agregó que esto «favorece a la industria para propósitos productivos y de comercialización. También favorece a la Universidad con la materialización de un caso de éxito que posiblemente puede derivar en regalías futuras a favor de institución y creadores; el reconocimiento al grupo ante el Sistema Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación por la obtención, no solo de la patente, sino además por un contrato de transferencia de conocimiento; avance en las apuestas de país y de la Universidad en cuanto a innovación; y finalmente, la demostración a las empresas de las posibilidades que ofrecen los procesos de innovación mediante las colaboraciones entre universidad y empresa».
Las ventajas de la oxicombustión sin llama
Según las investigaciones del grupo Gasure, la tecnología de oxicombustión en régimen de combustión sin llama presenta ventajas con respecto a los sistemas convencionales de combustión y calentamiento, entre las cuales se destacan:
- Mayor eficiencia energética, lo cual produce un ahorro de combustible hasta del 40 %.
- Facilita la captura y secuestro de CO2 a menores costos.
- Permite la utilización de combustibles gaseosos renovables y convencionales (gas natural, hidrógeno, biogás y amoníaco), en condiciones de combustión estable con reducción de emisiones.
- Mayor rapidez de calentamiento y, como consecuencia, mayor productividad de los procesos.
- Permite la recuperación del agua que se forma en los productos de la combustión.
Fuente Informativa: Universidad de Antioquia
https://www.udea.edu.co/wps/portal/udea/web/inicio/!ut/p/z1/04_Sj9CPykssy0xPLMnMz0vMAfIjo8zi_QJNXQ2NnA18_D2NXQ0CLf1MA4zdPY1MzI31wwkpiAJKG-AAjgZA_VFgJRaWzkaGjiYGPgbehqYGjoGuAX4h_s4BLl5GUAV4zCjIjTDIdFRUBAC3KPbO/dz/d5/L2dBISEvZ0FBIS9nQSEh/?1dmy&page=udea.inicio.udea.noticias.noticia&urile=wcm%3apath%3a%2FPortalUdeA%2FasPortalUdeA%2FasHomeUdeA%2FUdeA%2BNoticias%2FContenido%2FasNoticias%2FPeriodicoAlmaMater%2Foxicombustion-udea
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