Procedimiento de captura de CO2 y SO2.

La presente invención se refiere a un procedimiento de captura de CO2 y SO2 que comprende a) introducir una corriente acuosa de un hidróxido de un metal alcalino o alcalinotérreo y otra gaseosa de CO2 en un depurador-reactor tipo columna de burbujeo,

para formar un carbonato del metal alcalino o alcalinotérreo; b) introducir el carbonato del metal alcalino o alcalinotérreo en un depurador-reactor tipo columna de burbujeo, al cual se le introduce una corriente de una mezcla gaseosa de CO2 y SO2 para formar sulfito de un metal alcalino o alcalinotérreo y dióxido de carbono; c) transformación del sulfito de la etapa b) en sulfato de ese metal mediante oxidación con aire; y d) recircular el CO2 no reaccionado y producido en la etapa b) por la reacción de la lechada con el SO2, en el reactor de la etapa a).

PROCEDIMIENTO DE CAPTURA DE CO2 y S02

La presente invención se refiere a un procedimiento para la utilización del producto del secuestro mineral de dióxido de carbono. El procedimiento que se presenta comprende el uso del producto del secuestro mineral de CO2, para la fijación de S02. En concreto, los distintos procesos que se presentan se basan en la reutilización tanto de residuos industriales como del uso y revalorización de los productos obtenidos del secuestro de CO2. El objetivo de este nuevo procedimiento es la reducción de las emisiones tanto de CO2como de S02, gases de efecto invernadero.

ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN

Una de las tecnologías más prometedoras en la captura y almacenamiento del dióxido de carbono (C02) es la relacionada con la fijación de dicho gas en forma de carbonatos inorgánicos insolubles. Esa fijación se consigue mediante una reacción química, conocida como carbonatación mineral o secuestro mineral. La utilización de minerales ricos en calcio procedentes de residuos industriales o residuos sólidos urbanos, Journal ofHazardous Materials B128, 73-79 (2006) , es una estrategia que se viene planteando para aumentar la viabilidad tecnológica y económica del secuestro mineral de CO2. Por ejemplo, se han planteado técnicas de reutilización de los residuos ricos en hidróxido cálcico procedentes de la industria del papel (Journal of Hazardous Materials 161, 1347-1354 (2009) ) o de la industria de producción del acetileno (Chemical Engineering Journal 166, 132-137 (2011) ) . Estas líneas de trabajo han sido estudiadas (Lackner et al., 2nd U.S. China Symposium on C02 Emissions Control Science & Technology May 28-30, 2008) a nivel teórico, quién por ejemplo compara las tecnologías de las energías renovables (aerogeneradores y placas fotovoltaicas) con una tecnología conjunta de plantas de generación de energía basadas en combustibles fósiles junto con sumideros de CO2. El problema principal que tiene esta técnica de secuestro mineral de C02 es la gran cantidad de calcita que se genera, dadas las gigantescas emisiones de CO2 que hay actualmente.

Otros autores en estudios de investigación básica plantean el uso de cal proveniente de calcita mineral para separar mezclas de gases de la industria (US7618606B2) . Se han desarrollado estrategias para la captura temporal del C02 mediante fijación mineral y su regeneración mediante ciclos de calcinación y carbonatación (Energy Fuel 2006; 21:163-70) , considerando métodos para regenerar y reactivar el sorbente (Chemical Engineering Journal 2010; Volume 156, Issue 2, Pages 388-394) , la cal. Se han propuesto estas rutas para separar el C02 de una mezcla de gases para su secuestro geológico (Progress in Energy and Combustion Science 2010; Volume36, Issue 2, Pages260-279) .

Por otro lado, la tecnología y el proceso actual para la disminución del S02 en las corrientes gaseosas de combustión se basan en el contacto entre el gas y una suspensión acuosa de calcita mineral. Esta suspensión acuosa se obtiene mediante el triturado de calcita proveniente de minas y la posterior adición de agua para la creación de una lechada de calcita. Este proceso necesita de la explotación de minas con el consecuente daño paisajístico, las emisiones de C02 por el gran consumo energético debido a la extracción (en 1 hora 5-11Kg CO2) , trituración (en 1 hora 174412Kg CO2) y transporte del mineral (en 1 hora 50-118Kg CO2) ; actualmente hay estudios que buscan ciclos de calcinaciones y carbonataciones para reactivar la calcita en su proceso de captura del S02 (Energy Fuel 2008; Volume 87, Issue 13-14, Pages 2923-2931) , también hay patentes que preparan calcita mineral con unas determinadas propiedades físicas, gran superficie y alta densidad de poros que la hacen muy reactiva frente al S02 (US5779464 (A) )

En una de las posibilidades utilizadas actualmente, esta lechada se lleva a un depurador húmedo (EP1958682Al y jP61167432A) donde se bombea desde el fondo del depurador hacia unos pulverizadores en la parte superior. Allí se atomiza y se pone en contacto a contracorriente con el S02, que es absorbido en forma de CaS03. Este sulfato cálcico vuelve a caer al fondo del depurador donde se burbujea aire para conseguir la oxidación de CaS03 a CaS04 para su retiro del proceso (Fuel 1995; Volume 74, Issue 7, Pages 1018-1023) .

Otra posibilidad que se usa actualmente utiliza un depurador semiseco. La diferencia con el húmedo se basa en el bombeo de la lechada, que se realiza con la cantidad de agua necesaria para la evaporación total en la pulverización. La absorción del S02 tiene lugar mientras la lechada se evapora produciéndose así el producto seco, CaS04.

Estas dos posibilidades tienen el inconveniente de que al capturar solo el S02, la calcita usada genera CO2que es emitido a la atmosfera.

La eliminación del S02 de los gases mediante depuradores ha dado lugar a nuevos estudios y/o patentes buscando formas de regenerar el sorbente que captura el S02. Esta regeneración se basa principalmente en añadir un reactivo a los productos generados en la captura del S02 para obtener el sorbente inicial y otros productos secundarios. Así en jP2000051649A se utiliza Mg (OHh para la captura del S02. Posteriormente añade una sal de calcio en sosa cáustica para regenerar el Mg (OHh y formar también yeso y una sal de sodio. Otro proceso que se propone en US7247284Bl se basa en la captura del S02 con sosa cáustica, para luego añadir al Na2S04 formado, el Ca (OHh, regenerándose así la sosa cáustica y precipitando yeso.

Estos procesos se aplican a la reducción solo del S02 siendo sus principales aspectos negativos esto y la alta cantidad de yeso o incluso otros productos como sales de sodio que se generan (Fuel1995; Volume 74, Issue 7, Pages 1018~1O23) , que afectan al entorno acuático por estar en forma de salmuera. Envirotch Corporation (US3873532 (A) ) propone la absorción primero del S02 con una disolución de sosa cáustica para luego añadirle cal, regenerando así la sosa original.

Para la reducción conjunta de CO2 y S02, en US5958353A se propone la absorción de C02 y/o S02 con una disolución básica para posteriormente añadirle una sal soluble de calcio y así fijar el CO2 y/o S02 como CaC03 y CaS03 respectivamente y de forma conjunta, partiendo en todo momento de sorbentes puros comerciales.

Por lo tanto es necesario el desarrollar un procedimiento de captura del CO2y S02 que evite todos los problemas anteriormente enunciados.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

La presente invención se refiere a un procedimiento de captura del C02 y S02 que soluciona todos los inconvenientes mostrados en el estado de la técnica, puesto que:

Plantea una solución al uso de la calcita generada por el secuestro mineral de CO2para la captura del S02.

No utiliza ciclos de calcinación y carbonatación, sino que propone la fijación definitiva de los gases de efecto invernadero, usando siempre sorbente nuevo procedente de residuos de otras

industrias y la reacción de uno de los gases, dando un

subproducto que ayuda a eliminar el otro gas.

No hay explotación minera, ni trituración, ni transporte de mineral, lo que supone un ahorro en emisiones de CO2. Tampoco hay ciclos de reactivación de sorbente ya que éste sería siempre producido nuevo a partir de la captura del otro gas. Las propiedades físicas de la propia calcita generada debido a la naturaleza del residuo del que procede harían innecesario una previa preparación para obtener una gran superficie específica reactiva, pequeño tamaño de partícula y alta densidad de poros.

El CO2 producido es también secuestrado evitando su emisión a la atmosfera.

El yeso no es un producto final sino que es usado en el proceso para regenerar un reactivo, Ca (OHh, y otro subproducto con salida comercial (Na2804) que no se produce en grandes cantidades como el yeso, y la ventaja principal de reducir tanto 802 como CO2.

La captura de CO2 y 802 se da en fases distintas por lo que los productos no salen mezclados siendo esto una ventaja para su comercialización; tampoco se hace uso de sales solubles ya sean preparadas previamente o por explotación minera, sino que todas las sales o disoluciones usadas son residuos.

Por lo tanto en la presente invención se desarrolla un procedimiento para la utilización del producto del secuestro mineral de dióxido de carbono. El procedimiento...

1. Procedimiento de captura de CO2 y 802 que comprende las siguientes etapas:

a) introducir una corriente acuosa de un hidróxido de un metal alcalino o alcalinotérreo y otra gaseosa de dióxido de carbono en un depurador-reactor tipo columna de burbujeo, para formar un carbonato del metal alcalino o alcalinotérreo;

b) introducir el carbonato del metal alcalino o alcalinotérreo procedente de la etapa a) en un depurador-reactor tipo columna de burbujeo, al cual se le introduce una corriente de una mezcla gaseosa de dióxido de carbono y dióxido de azufre para formar sulfito de un metal alcalino o alcalinotérreo y dióxido de carbono;

c) transformación del sulfito del metal alcalino o alcalinotérreo de la etapa b) en sulfato de ese metal mediante oxidación con aire; y

d) recircular el dióxido de carbono no reaccionado y producido en

la etapa b) por la reacción de la lechada con el dióxido de azufre,

en el reactor de la etapa a) .

2. El procedimiento según la reivindicación 1, donde el hidróxido del metal alcalino o alcalinotérreo procede de la industria de producción de acetileno, de la industria de ablandamiento de aguas y/o de la industria papelera.

3. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, donde el hidróxido es de metales alcalinotérreos.

4. El procedimiento según la reivindicación 3, donde el metal alcalinotérreo es calcio.

5. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde

tras la etapa d) se lleva a cabo una etapa adicional e) en la cual se hace reaccionar sulfato de metal alcalino procedente de cualquier industria como residuo y/o el sulfato procedente de la etapa e) con una disolución de sosa cáustica, para obtener el hidróxido del metal alcalino o alcalinotérreo y una disolución de sulfato sódico.

6. El procedimiento según la reivindicación 5, donde la sosa cáustica proviene de la industria láctica, olivarera, de la industria de producción de aluminio por tratamiento de bauxita o de subproducto de cloro a partir de agua salada.

7. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 5 ó 6, donde el hidróxido procedente de la etapa e) se mezcla con el hidróxido de la etapa a) para ser introducidos en el reactor de la etapa a) .