SISTEMA DE SECUESTRO DE DIOXIDO DE CARBONO.

Sistema de secuestro de dióxido de carbono, que consiste en hacer reaccionar el dióxido de carbono (CO{sub,

2}), con productos resultantes de una electrolisis (por ejemplo de agua o de cloro-alcalí), para la transformación en productos tales como metanol o carbonatos, en los cuales el CO{sub,2}, queda secuestrado en una forma aprovechable y no contaminante

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200702318.

Solicitante: FUNDACION CENER-CIEMAT.

Nacionalidad solicitante: España.

Provincia: NAVARRA.

Inventor/es: SANZ RODRIGUEZ,JAVIER, GARDE ARANGUREN,DA. RAQUEL, ORMAZABAL JORDANA,JUAN.

Fecha de Solicitud: 22 de Agosto de 2007.

Fecha de Publicación: .

Fecha de Concesión: 16 de Diciembre de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D53/62 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B;   aparato de vórtice   B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › B01D 53/00 Separación de gases o de vapores; Recuperación de vapores de disolventes volátiles en los gases; Depuración química o biólogica de gases residuales, p. ej. gases de escape de los motores de combustión, humos, vapores, gases de combustión o aerosoles (recuperación de disolventes volátiles por condensación B01D 5/00; sublimación B01D 7/00; colectores refrigerados, deflectores refrigerados B01D 8/00; separación de gases difícilmente condensables o del aire por licuefacción F25J 3/00). › Oxidos de carbono.
  • C01B31/20 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C01 QUIMICA INORGANICA.C01B ELEMENTOS NO METALICOS; SUS COMPUESTOS (procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la preparación de elementos o de compuestos inorgánicos excepto anhídrido carbónico C12P 3/00; producción de elementos no metálicos o de compuestos inorgánicos por electrólisis o electroforesis C25B). › C01B 31/00 Carbono; Sus compuestos (C01B 21/00, C01B 23/00  tienen prioridad; percarbonatos C01B 15/10; negro de carbón C09C 1/48). › Dióxido de carbono.
  • C01D7/07 C01 […] › C01D COMPUESTOS DE LOS METALES ALCALINOS, es decir, DE LITIO, SODIO, POTASIO, RUBIDIO, CESIO O FRANCIO (hidruros metálicos C01B 6/00; sales de oxácidos de halógenos C01B 11/00; peróxidos, sales de los perácidos C01B 15/00; sulfuros o polisulfuros C01B 17/22; tiosulfatos, ditionitos, politionatos C01B 17/64; compuestos que contienen selenio o teluro C01B 19/00; compuestos binarios del nitrógeno con metales C01B 21/06; azidas C01B 21/08; amidas metálicas C01B 21/092; nitritos C01B 21/50; fosfuros C01B 25/08; sales de los oxácidos del fósforo C01B 25/16; carburos C01B 31/30; compuestos que contienen silicio C01B 33/00; compuestos que contienen boro C01B 35/00; cianuros C01C 3/08; sales del ácido ciánico C01C 3/14; sales de cianamida C01C 3/16; tiocianatos C01C 3/20; procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la preparación de elementos o de compuestos inorgánicos excepto anhídrido carbónico C12P 3/00; obtención a partir de mezclas, p. ej. a partir de minerales, de compuestos metálicos que son los compuestos intermedios de un proceso metalúrgico para la obtención de un metal libre  C22B; producción de elementos no metálicos o de compuestos inorgánicos por electrólisis o electroforesis C25B). › C01D 7/00 Carbonatos de sodio, potasio o metales alcalinos en general. › Preparación a partir de hidróxidos.
  • C07C29/151B1
  • C10G2/00F

Clasificación PCT:

  • B01D53/62 B01D 53/00 […] › Oxidos de carbono.
  • C01B31/20 C01B 31/00 […] › Dióxido de carbono.
  • C01D7/07 C01D 7/00 […] › Preparación a partir de hidróxidos.
  • C07C29/151 C […] › C07 QUIMICA ORGANICA.C07C COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos macromoleculares C08; producción de compuestos orgánicos por electrolisis   o electroforesis C25B 3/00, C25B 7/00). › C07C 29/00 Preparación de compuestos que tienen grupos hidroxilo o grupos O-metal unidos a un átomo de carbono que no forma parte de un ciclo aromático de seis miembros. › con hidrógeno o gases que contienen hidrógeno.
  • C10G2/00 C […] › C10 INDUSTRIAS DEL PETROLEO, GAS O COQUE; GAS DE SINTESIS QUE CONTIENE MONOXIDO DE CARBONO; COMBUSTIBLES; LUBRICANTES; TURBA.C10G CRACKING DE LOS ACEITES DE HIDROCARBUROS; PRODUCCION DE MEZCLAS DE HIDROCARBUROS LIQUIDOS, p. ej. POR HIDROGENACION DESTRUCTIVA, POR OLIGOMERIZACION, POR POLIMERIZACION (cracking para la producción de hidrógeno o de gas de síntesis C01B; cracking que produce hidrocarburos gaseosos que producen a su vez, hidrocarburos individuales o sus mezclas de composición definida o especificada C07C; cracking que produce coque C10B ); RECUPERACION DE ACEITES DE HIDROCARBUROS A PARTIR DE ESQUISTOS, DE ARENA PETROLIFERA O GASES; REFINO DE MEZCLAS COMPUESTAS PRINCIPALMENTE DE HIDROCARBUROS; REFORMADO DE NAFTA; CERAS MINERALES. › Producción de mezclas líquidas de hidrocarburos de composición no definida a partir de óxidos de carbono.
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SISTEMA DE SECUESTRO DE DIOXIDO DE CARBONO.

Fragmento de la descripción:

Sistema de secuestro de dióxido de carbono.

Sector de la técnica

La presente invención está relacionada con la reducción de la contaminación atmosférica, proponiendo un sistema para eliminar el dióxido de carbono (CO2), mediante su captación y transformación en sustancias que se pueden almacenar y que tienen utilidad como materias primas.

Estado de la técnica

El dióxido de carbono (CO2) es un desecho que provoca muchos problemas medioambientales, generándose por emisiones industriales, emisiones residenciales y emisiones del transporte, de las cuales procedencias, la industrial es la única que permite la captación del CO2 y su almacenamiento para no difundirlo a la atmósfera, pero incluso en este caso se plantea el problema de qué hacer con el CO2 que se recoge, siendo el almacenamiento costoso y problemático.

Para evitar concentraciones inaceptables de dióxido de carbono en la atmósfera, se han desarrollado tecnologías de captación de dicho gas y su almacenamiento en fosas terrestres o marítimas, pero estas tecnologías tienen un límite de aplicabilidad, debido al carácter temporal de los almacenamientos.

En ese sentido, el almacenamiento marítimo del CO2, por ejemplo, tendrá un retorno a la atmósfera en el futuro, trasladando el problema a futuras generaciones; y, además dicho almacenamiento marítimo de CO2 ocasiona un cambio del pH del agua, con el consiguiente efecto medioambiental.

Por otro lado, el almacenamiento de grandes cantidades de CO2 requiere un control constante en tiempo infinito, teniendo el riesgo de que un escape accidental puede causar problemas importantes.

Una tecnología alternativa para almacenar dióxido de carbono permanentemente, es la captación del dióxido de carbono por carbonación mineral. El proceso de la carbonación mineral se produce de forma natural por la reacción del CO2 con los minerales. El proceso consiste en una reacción ácido-base, en la cual un ácido (H2CO3/CO2) es neutralizado por una base sólida (mineral).

Objeto de la invención

De acuerdo con la invención se propone un sistema de secuestro de CO2, con el cual se consigue, por un lado, la reducción de las emisiones de CO2, y por otro lado proporcionar productos que son susceptibles de utilización como materias primas en otras aplicaciones.

Este sistema objeto de la invención consiste en la conversión de CO2, mediante la síntesis de carbonatos y la síntesis de metanol, como productos que pueden tener utilidad práctica y que suponen un almacenamiento de CO2 estable y no gaseoso en combinación con una electrólisis cloro-álcali o una electrólisis de agua, que proporcionan las materias primas para el mencionado secuestro de CO2, utilizando para el desarrollo de esos procesos una fuente de energía renovable, como por ejemplo energía eólica.

Según una realización, se realiza una electrólisis del agua obteniéndose hidrógeno y oxígeno, a partir de la cual el hidrógeno resultante se utiliza en la síntesis del metanol para reaccionar con el CO2 dando lugar a la formación del mencionado metanol susceptible de utilizarse en aplicaciones como la fabricación de plásticos.

Según otra realización, en combinación con el proceso de la síntesis de carbonatos se realiza una electrólisis cloro-álcali sobre una salmuera que puede ser el residuo de un proceso de desalinización, a partir de la cual se obtienen hidróxidos que se utilizan en la síntesis de carbonatos para reaccionar con el CO2, los cuales son utilizables en industrias como la del cristal, detergente, acero, química, alimentación animal, papel, tratamiento de aguas, etc...

De la electrólisis cloro-álcali, al mismo tiempo que se proveen los hidróxidos necesarios para la fijación de CO2 en la síntesis de carbonatos, se obtienen también hidrógeno, que puede ser utilizado como sistema de almacenamiento de energía, así como cloro, que tiene un elevado valor en el mercado.

Se obtiene así un sistema, con el que mediante la síntesis de carbonatos y de metanol se secuestra CO2 previamente capturado en forma gaseosa de una fuente de emisión contaminante y se almacena en forma no gaseosa evitando su emisión a la atmósfera, reduciendo por lo tanto el aumento de contaminación por el mismo.

Por todo ello, el sistema de la invención resulta de unas características ciertamente ventajosas, adquiriendo vida propia y carácter preferente en la función para la que esencialmente está destinado, que es la eliminación del CO2 como elemento contaminante.

Descripción de las figuras

La figura 1 muestra un esquema en bloques del proceso de desarrollo global del sistema utilizando una electrólisis de agua.

La figura 2 es un esquema en bloques del proceso de dicho sistema preconizado utilizando una electrólisis cloro-álcali.

Descripción detallada de la invención

El objeto de la invención se refiere a un sistema destinado para el secuestro del CO2 generado industrialmente y su transformación a formas de utilización práctica, de modo que se eliminan los efectos perjudiciales del mismo, evitando asimismo los problemas de los métodos convencionales de secuestro de este gas mediante almacenamientos gaseosos.

El sistema preconizado consiste en un proceso de síntesis de metanol, en combinación con una electrólisis de agua y de un proceso de síntesis de carbonatos en combinación con una electrólisis cloro-álcali.

Mediante la electrólisis de agua se obtiene el hidrógeno necesario para la síntesis de metanol.

Mediante la electrólisis cloro-álcali se obtienen los hidróxidos (NaOH, KOH) necesarios para la síntesis de carbonatos.

Mediante las reacciones de la síntesis de metanol y de la síntesis de carbonatos se consigue una fijación de CO2, de manera que se produce una reacción de este gas con los productos de reacción procedentes de las electrólisis antes mencionadas, dando lugar a productos resultantes que son utilizables como materias primas en otras aplicaciones mientras que el CO2 queda fijado en dichos productos de forma no gaseosa, estable y no perjudicial.

Según una realización (figura 1), el proceso para el secuestro del CO2 se lleva a cabo a partir de una electrólisis de agua de la cual se obtiene oxígeno (O2) e hidrógeno (H2), utilizándose este último para reaccionar con el CO2 en la síntesis de metanol según la reacción:

CO2 + 3 H2 rightarrow CH3OH + H2O

De esta forma se obtienen agua (H2O) y metanol (CH3OH), producto éste último que se puede transformar fácilmente en formaldehídos, de los cuales se obtienen, por ejemplo, los plásticos que se utilizan habitualmente.

Para el proceso de la electrólisis de agua y de la síntesis de metanol se prevé el empleo de una fuente de energía renovable, como por ejemplo, energía eólica con el fin de que la propia fuente energética no sea productora a su vez de CO2 contaminante en contrasentido con la finalidad del sistema preconizado.

Según otra realización (figura 2), que no altera el concepto de la invención en cuanto a la finalidad de captación de CO2, el proceso se realiza a partir de una electrólisis cloro-álcali sobre el residuo de un proceso de desalinización de agua, la salmuera, obteniéndose de dicha electrólisis cloro-álcali hidróxido de sodio (NaOH) y/o hidróxido de potasio (KOH) los cuales se utilizan para reaccionar con el CO2 en la síntesis de carbonatos, empleándose igualmente una fuente de energía renovable, según la siguiente reacción:

2NaOH + CO2 rightarrow Na2CO3 + H2O

2KOH + CO2 rightarrow K2CO3 + H2O

De dicha electrólisis cloro-álcali se obtienen además hidrógeno (H2), que puede ser utilizado también como sistema de almacenamiento de energía o para la síntesis de metanol en el propio proceso de secuestro de CO2 según la realización...

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de secuestro de dióxido de carbono, para reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera, caracterizado porque consiste en hacer reaccionar el CO2 con productos resultantes de diferentes tipos de electrólisis (cloro-álcali y de agua), para la transformación en productos tales como metanol o carbonatos utilizables para otras aplicaciones, de forma que se produce una captación de CO2, el cual en la reacción con los productos procedentes de dichas electrólisis queda secuestrado en una forma aprovechable y no contaminante.

2. Sistema de secuestro de dióxido de carbono, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el proceso se desarrolla a partir de una electrólisis de agua para su descomposición en sus componentes básicos oxígeno (O2) e hidrógeno (H2), utilizándose el hidrógeno resultante para reaccionar con el CO2 obteniéndose metanol (CH3OH).

3. Sistema de secuestro de dióxido de carbono, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el proceso se desarrolla a partir de una electrólisis cloro-álcali que produce cloro (Cl2), hidrógeno (H2) e hidróxidos (NaOH, KOH,...) utilizándose los hidróxidos resultantes (NaOH, KOH,...) para reaccionar con el CO2 en la síntesis de carbonatos (Na2CO3, K2CO3, ...).

4. Sistema de secuestro de dióxido de carbono, de acuerdo con las reivindicaciones primera y tercera caracterizado porque en la electrolisis productora de los hidróxidos (NaOH, KOH) destinados para la síntesis de carbonatos se obtienen también hidrógeno y cloro como productos independientes utilizables.

5. Sistema de secuestro de dióxido de carbono, de acuerdo con las reivindicaciones primera a cuarta, caracterizado porque para el desarrollo de todos los procesos y reacciones se utiliza una fuente de energía renovable, tal como la energía eólica.


 

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