SIGEN2H2 genera hidrógeno mediante la gasificación de residuos no recuperables

La PYME valenciana Greene, el Instituto Tecnológico de la Energía (ITE) y el Clúster de Energía de la Comunidad Valenciana (CECV) han desarrollado un proyecto innovador que combina dos aspectos de máxima actualidad en el sector energético como son la generación de energía a partir de hidrógeno verde y la economía circular. El proyecto se denomina SIGEN2H2 - Investigación base en la generación de hidrógeno por medio de técnicas de gasificación a partir de mezclas de fracciones rechazo de residuos que acaban en vertedero y modelos de simulación para su optimización.

La producción de H₂ a partir de residuos mediante los procesos termoquímicos de gasificación con H₂O, pirólisis y craqueo (proceso integral de gasificación) es una alternativa a su generación con el empleo de combustibles fósiles mediante el reformado o el producido mediante electrólisis de agua, además de ser una fuente renovable e inagotable, ya que el ser humano en su actividad diaria consume productos y materias primas de diversa índole y genera sus correspondientes residuos. La transformación de mezclas de residuos conteniendo CDRs (combustible derivado de residuos, con diversos plásticos) y biomasas mediante pirólisis térmica para la producción de hidrógeno es por tanto una alternativa innovadora y factible que puede ofrecer ventajas competitivas para el almacenamiento de energía.

El objetivo del proyecto ha sido la investigación base en los métodos óptimos de generación de hidrógeno a partir de mezclas de residuos, y tratados por medio de procesos de gasificación, que de otro modo acabarían en vertedero o incinerados. Como tecnologías de proceso, se ha combinado la pirólisis y gasificación con electrólisis SOEC como coadyuvante para el aporte de hidrógeno y oxígeno. La información de operación del proceso de testeo de revalorización de residuos para obtención de H₂ se ha utilizado para la creación de un modelo de simulación de la parte del proceso específica de generación de hidrógeno.

Experimentación

Se han realizado pruebas con residuos con diferente proporción de plásticos y se ha construido a escala de laboratorio una nueva configuración en dónde se ha maximizado la producción de H₂ con distintas configuraciones, optimizando las condiciones de pirólisis y gasificación para maximizar la formación de H₂/CO que luego entrará a los siguientes procesos.

A continuación, se ha desarrollado un modelo de simulación del comportamiento electroquímico-térmico del proceso específico de generación de hidrógeno en un electrolizador de óxido sólido (SOEC) y se han realizado simulaciones para evaluar el proceso de obtención de hidrógeno bajo distintas condiciones de funcionamiento: temperatura, caudal de entrada de agua, densidad de corriente aplicada, presión, etc.

De las simulaciones realizadas se han obtenido las curvas de consumo específico de energía eléctrica, del rendimiento farádico del electrolizador SOEC, de las fracciones molares de cada reactivo (H₂O) y producto (H₂, O₂) en el interior de los canales del electrolizador, y se ha evaluado el comportamiento térmico de la corriente de gas en el cátodo y en la capa difusora de gases.

Con ello, se ha podido determinar la temperatura óptima de pirólisis para la producción de hidrógeno y la temperatura de craqueo; el catalizador con el que mejor resultado se obtiene y la producción estimada de hidrogeno; así como el consumo específico de energía eléctrica y rendimiento farádico para distintos valores de flujo de entrada de H₂O y temperatura de funcionamiento.

Este proyecto se enmarca en la convocatoria del Ministerio de Industria, Comercio y Turismo destinada a Agrupaciones Empresariales Innovadoras con el objetivo de mejorar la competitividad de las pymes en el marco del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia. Número de expediente AEI-010500-2021b-209.