1. Ciencia

Proyectos estratégicos en
usos industriales
sostenibles del CO2 en
España: visión industrial
Dr. Lourdes F. Vega
Directora I+D Carburos Metálicos
Directora General de MATGAS
Lider Grupo Trabajo USOS del CO2-PTECO2
Carburos/Air
Products – nuestra
experiencia en CO2
Grupo Air Products
• Líderes en España en CO2
Carburos Metálicos Plantas de CO2
Tipos de plantas:
- By-product
• Ammonia Plant (SMR)- Ibercasa
• Ethylene Oxide Plant- La Canonja/
IQA
• Hyco Plant (SMR)- Tarragona/
Repsol
- From a flue gas
• CO2 from the flue gas of a glass
plant (Telde, Canary Islands) €6MM investment
Carburos Metálicos – usos CO2
• Alimentación: conservación de
alimentos
• Carbonatación de bebidas
• Tratamiento de aguas
• Agricultura y fertirrigación
• Sector farmacéutico
• Nuevos materiales
• Extracción supercrítica
• Sector energético
MATGAS
MATGAS: innovación abierta
MATGAS 2000 AIE es una alianza estratégica
entre Carburos Metálicos (Grupo Air Products), el
Consejo Superior de Investigaciones Científicas
(CSIC) y la Universidad Autónoma de Barcelona
(UAB). Organización de I+D aplicada sin ánimo de
lucro
Centrado en Procesos y Productos Sostenibles
Centro de Excelencia en CO2 y Sostenibilidad
Cubriendo el “valle de la muerte”
Efuerzos, €€
Tecnología,
Descubrimientos
University,
Government
Labs, R&D ,
VCs, Startup
Companies …
Comercialización
“Valley of Death”
~10MM€
Market
Opportunity,
Business
Creation
•Policy
•Technology
•Investments
Estado de desarrollo
• Necesidad de trabajar en tecnologías emergentes –
oportunidades de negocio
• Conectar la tecnología con los negocios potenciales:
desarrollos conjuntos
Plataforma
Tecnológica
Española del CO2 -
PTECO2: quiénes somos
 Iniciativa formada por 27 entidades, promovida por Empresas de
diferentes
sectores
industriales,
Centros
de
Investigación
y
Universidades y avalada por los Ministerios de Agricultura, Alimentación
y Medio Ambiente; Industria, Turismo y Comercio; y Economía y
Competitividad.
Misión
 Contribuir a la mejora de la eficiencia energética y al desarrollo de
tecnologías de captura, transporte, almacenamiento y usos de CO2
(tecnologías CAC), y su implantación en la industria, para que España
cumpla sus compromisos de reducción de emisiones.
Funciones
 Asesorar sobre la estrategia tecnológica nacional en técnicas de CAC.
 Mejorar la eficiencia energética en grandes instalaciones industriales.
 Preparar una planificación a corto, medio y largo plazo para I+D+i en
CAC.
 Impulsar proyectos estratégicos de I+D y establecer alianzas.
 Contribuir a una percepción social objetiva de esta área tecnológica.
Uso
PTECO2: quiénes somos
Us
PTECO2: quiénes somos
PTECO2: últimas publicaciones
Despliegue Estratégico y Agenda de I+D+i
 En 2008 se publica una primera versión que es revisada por
acontecimientos como la aprobación de la Ley 40/2010 de Almacenamiento Geológico y los objetivos de los Horizontes 2020 y 2050.
 En 2010 se publica una nueva versión con objetivos para 2011-14:
 Lograr que en 2020 España la instalación comercial de las
tecnologías de CAC sea viable.
 Trazar la senda para el desarrollo tecnológico post-2020
(tecnologías de 2ª generación).
 En 2014 los expertos de la PTECO2 han iniciado los trabajos para una nueva actualización.
Monográficos técnicos sobre CAC
 Desde 2012, se han publicado tres
monográficos:
 Transporte.
 Almacenamiento.
 Usos.
Está previsto que el monográfico sobre
Captura
esté disponible en junio de 2014
Grupo usos CO2 – PTECO2
Lider: MATGAS
Miembros:
• AITEMIN
•
CIEMAT
•
CIUDEN
•
CSIC
•
EDP ENERGÍA
•
ENDESA
•
INSTITUTO IMDEA ENERGÍA
•
MAGNA
•
OFICEMEN: Secretaria técnica
•
REPSOL: Colíder
Grupo de trabajo usos CO2 PTECO2
Usos del CO2: un
camino hacia la
sostenibilidad
Autores del monográfico
Inestimable colaboración y ayuda de Rosa Alonso, secretaria PTECO2
Índice
• Situación actual: una visión “diferente” del CO2
• Usos actuales del CO2
- Usos tecnológicos o directos
- Usos biológicos mejorados
- Usos químicos
• Análisis DAFO: retos y oportunidades
• Panorama actual y de futuro: hacia donde vamos y cómo
• Algunos proyectos emblemáticos
• Reflexiones finales
Jornada Técnica de Usos del CO2
• QUE: Jornada Técnica sobre Usos del CO2
• QUIEN:
- Organiza Plataformas PTECO2 (MATGAS/Repsol) y SUSCHEM
(Repsol)
- organizador técnico IMDEA
• COMO: Presentaciones técnicas. Orales (por invitación) y posters.
Exploración de proyectos conjuntos y posibles fuentes de
financiación
• DONDE: Móstoles, MADRID (Sede IMDEA)
• CUANDO: 3 y 4 de Febrero de 2015
Estáis todos invitados!!
Información: web de SUSCHEM y PTECO2
Proyectos
estratégicos en
usos industriales
sostenibles del
CO2 en España:
visión industrial
19
El CO2 es un recurso hoy: usos actuales
“El CO2 como recurso: de la captura a los usos industriales”, L.F. Vega, Fundación Gas Natural, 2010
¿Dónde se produce el CO2?
 Fuentes naturales de producción
 Fuentes de producción procedentes del sector energético, transporte e industria
Consumo energía-desarrollo humano
Pedro Gómez-Romero, Un planeta en busca de energía, (Síntesis 2007)
Tecnologías para evitar las emisiones de CO2
Retos actuales
 Se trata de un problema de escala
– los usos actuales del CO2 representan un tanto por ciento casi
despreciable del total de CO2 que debería capturarse para no emitirlo a
la atmósfera
– Necesidad urgente de buscar nuevos usos a gran escala: oportunidad
de negocio
 Retos actuales para el uso del CO2 a gran escala
–
–
–
–
Costes elevados de captura, separación, purificación y transporte
Requerimientos energéticos para la conversión química
Limitaciones del tamaño del mercado, pocos incentivos para inversiones
Falta de presión socio-económica que lleve a su uso final
Nuevas aplicaciones sostenibles del CO2
• El nuevo proceso debe reducir las emisiones globales de CO2
• Debe consumir menos energía y material que el proceso que
pretende reemplazar
• Debe ser más seguro y trabajar en mejores condiciones
ambientales y
• Debe ser económicamente viable
Posibles usos del CO2
- Usos directos o tecnológicos: uso en procesos, recuperación de
energía, usos del CO2 supercrítico para distintas aplicaciones, etc
– Usos biológicos: utilización de CO2 y energía solar para el crecimiento
de biomasa que puede ser usado como biocombustible u otros productos
- Usos químicos: transformación del CO2 por fotosíntesis artificial y
reciclado de CO2 como fuente de C para productos químicos y combustibles
Energía: recuperación mejorada
petróleo
• Etapas en la producción de un campo de
petróleo – recuperación terciaria
• Primera patente en 1952
• Primer proyecto comercial SACROC en
USA (1972)
• Proceso de almacenamiento y utilización
• Una realidad comercial: en 2010 se
extraian 280000 barriles dia; 114
proyectos activos
• el CO2 proviene de distintas fuentes:
- Capturado de fuentes
antropogénicas
- De fuentes naturales
Procesos industriales con CO2
supercrítico
Procesos industriales con CO2
supercrítico
Carbonatación residuos
• Industrias con generación de residuos de alto
contenido en óxidos de metales alkalinos,
alkalino-térreos y de transición: cementeras,
incineradoras de residuos, acero, cerámicas
• Estos compuestos cambian el pH del agua,
haciendo que los metales se disuelvan en
ella, por lo que es necesario un tratamiento
antes de enviarlos al vertedero
• Carbonatación acelerada de residuos
utilizando flujos de CO2 de las propias
industrias que lo generan
• Proceso de captura y utilización
Tratamiento de aguas
- Usos del CO2 en aguas
- Aportando minerales a aguas desalinizadas
- Tratamiento de aguas residuales mediante cambios de pH
- Uso en piscinas como sustituyente de compuestos volátiles
orgánicos (VOCs), con beneficios, entre otros, para la salud de
los nadadores
Agricultura: invernaderos y fertirrigación
Alimentación
Efecto de regulación de pH y retarda el crecimiento de
la mayoría de bacterias y mohos
- Bebidas carbonatadas
- Conservación de alimentos en atmósfera modificada o
protectora, retrasando la degradación del alimento
- congelación
- Leche y derivados
- Desinsectación de cereales, frutos secos, etc
- Aturdimiento de animales previo al sacrificio
CO2 en alimentación: desinsectación
Patente Carburos Metálicos – Air Products (en colaboración con IRTA)

Desarrollar la tecnología de atmósferas modificadas con elevado CO2 para el
control de insectos y ácaros plaga de alimentos y productos manufacturados

Uso del CO2 en el control de Sitophilus oryzae, Plodia interpunctella,
Tribolium confusum en arroz, cereales, especias, etc.

Se ha trabajado con distintos aditivos alimentarios combinados con
Atmósferas Modificadas con elevado CO2 para tratar de reducir el tiempo de
tratamiento respecto las Atmosferas modificadas solas.
Fotos: J. Riudavets, IRTA
Usos químicos del CO2
• Usos actuales en la industria química por síntesis de
compuestos orgánicos
Urea cristalina
derivados
Usos químicos del CO2: producción de combustibles
• Producción de metanol
Fotosíntesis artificial
• Transformación “biomimética”: imitando a la naturaleza
• Reducción de CO2: fotosíntesis artificial
Fotoreducción de CO2
-
Síntesis y caracterizacion de
nuevos materiales fotocatalíticos
con mayor eficiencia
-
Nuevos materiales
-
Mayor área superficial
-
Mejor absorción óptica
Aerogeles
Nanotubos de TiO2
Estructura mesoporosa
Colaboración Carburos Metálicos-MATGAS-IREC
Usos biológicos mejorados
• Transformación “biomimética”: imitando a la naturaleza
• Reducción de CO2: crecimiento de organismos
fotosintéticos (“microalgas”)
- capaces de alimentarse capturando el CO2
- Pueden ser tratados para su uso como fuentes de
energía renovable: bioetanol, biodiesel
- A partir de ellos pueden obtenerse otros productos de
alto valor añadido
Biocombustibles 4G (3G)
Petroalgae, LLC
Proyectos Industriales
de I+D+i en usos del
CO2
Carburos Metálicos Plantas de CO2
 Innovación y compromiso con el medio ambiente
• Nuestra planta en Telde será
la primera planta del
mundo que obtendrá CO2
por separación de gases de
combustión procedentes de
una vidriera
• Dejan de emitir a la
atmósfera 8.500 toneladas
de CO2 al año.
• Inversión de 6 millones €
New sustainable industrial uses of CO2 (SOSTCO2) 2008-2011
• Creating a consortium of experts in different aspects of CO2
from capture to industrial applications, covering the whole
cycle of the CO2, with the support of the Spanish Government
(CDTI CENIT) and companies
• Overall objective of the project:
Develop technologies of CO2 capture and uses in different
industrial applications as an alternative to CO2 geological
sequestration, with focus on sustainability
• Consortium: 14 companies (lead by Carburos Metálicos – Air
Products) and 31 research institutions, technically coordinated by
MATGAS
• Budget: €26.4MM (€12MM from Spanish Government)
• Duration: four years
B1
Capture
Activities
1 Absorbents / adsorbents / capture
CARBUROS METALICOS
IDESA
IBERDROLA
INDOX ROS ROCA
2 Logistics / separation
B2
Transformation
Activities
ABENGOA (ABSR)
BIOGAS FUEL CELL
IBERDROLA
IDESA
INABENSA
INDOX CRYOENERGY
INTERLAB
REPSOL YPF
3 Biomimetic
4 Photo-reduction
B3
Utilization
5 Renewable energies
ABENGOA
BIOGAS FUEL CELL
CARBUROS METALICOS
IDESA
INDOX
REPSOL YPF
ARETECH SORBENTS
INABENSA
CARBUROS METÁLICOS
CARBUROS METÁLICOS
IDESA
Activities
6 Water
treatment
AGBAR
CARBUROS M.
IBERDROLA
7 Food
CARBUROS M.
LINPAC
NUTRECO
8 Materials
AMPHOS
CARBUROS M.
LINPAC
9 Life cycle
analysis
ABENGOA
CARBUROS M.
REPSOL YPF
Datos relevantes - SOST-CO2 (2008/11)
New generated jobs
78
Contracts Companies- Research Institutions
46
Commercialized products
25
Patents
10
Scientific publications
85
Participation in international conferences
PhD thesis
Postdoctoral researcher contracts
New project proposals
214
13
6
40
From companies and research institutions directly related
to the SOST-CO2 project
Presentación resultados SOST-CO2
Some recent MATGAS CO2 Projects
Industrial contracts at MATGAS
• MATGAS- Carburos Metálicos/Air Products (2008-2011)
Title (short): Activities related to CO2 capture and utilization
(SOST-CO2 project)
• MATGAS- Carburos Metálicos/Air Products (2009-2012)
Title (short): Activities related to Sustainable Biorefinery
(BIOSOS project)
• MATGAS- Iberdrola (2008-2011)
Title (short): Acidification of water effluents with CO2
MATGAS Projects
Industrial contracts at MATGAS
z
• MATGAS- Nutreco (2008-2011)
Title: CO2 enriched atmospheres for poultry packaging
• MATGAS- Endesa (2010-2011)
Title (short): Understanding the effect of the CO2 impurities for
transportation at CCS
• MATGAS – CIUDEN (2011)
Title: Experimental characterization of scCO2 injection into
storage materials located in Hontomín (Burgos), where the
Geologic Sequestration Development Plant will be built.
Gracias