Procedimiento e instalación para la evacuación de gases de escape, en particular de CO2, asistida por fotosíntesis.

Procedimiento para la conversión de CO2 compatible desde el punto de vista biológico y ecológico en carbono yoxígeno,

en el que como fuente de CO2 sirven gases de escape de procesos de combustión o de procesos químicos,en el que el gas de escape es introducido bajo presión en agua bajo la formación de ácido carbónico soluble enagua en un sistema al menos parcialmente cerrado, en el que se forma biomasa activa para fotosíntesis de rápidocrecimiento en forma de plantas acuáticas o plantas pantanosas, en el que al menos una parte de la biomasa estáconstituida por lentes de agua, que flotan en bandejas planas, estratificadas superpuestas en varios pisos, sobre elagua acondicionada introducida mencionada, de tal manera que se garantiza una incidencia de luz diurna suficientepara la fotosíntesis y en el que la biomasa es recolectada cíclicamente y a partir de la biomasa restante o bien sereproduce automáticamente o se rellena cíclicamente.

Procedimiento e instalación para la evacuación de gases de escape, en particular de CO2, asistida por fotosíntesis La invención se refiere a un procedimiento así como a una instalación para la evacuación de CO2 asistida por fotosíntesis.

Para la compensación de gases de escape que contienen CO2 durante la generación de energía se tratan o bien deben tratarse los llamados derechos de emisión. En esta consideración, una fuente de emisión registrada a escala global, por ejemplo una central eléctrica de carbón es compensada con respecto a la Directiva Climática por una fuente de generación de energía, por ejemplo una central eléctrica eólica o una central eléctrica de biomasa, que genera energía neutra de CO2. En suma, entonces la porción de la corriente generada hasta 2020 debe formarse hasta el 25 % a partir de energía regenerativa. Con otras palabras, esto significa que en un lugar del mundo se produce CO2 y debe ser transportado desde la atmósfera para que se regenere de nuevo en otros lugares, es decir, que se puede sustituir la sustancia de nuevo por biomasa.

En la suma global esto se considera correcto. Sin embargo, en una consideración más precisa, está claro que la atmósfera debe transportar el CO2 emitido. Por lo tanto, la atmósfera se carga también en esta consideración de CO2 compensado, es decir, al menos para el tra nsporte. Pero esto ya conduce a efectos climáticos negativos.

Se conocen procedimientos e instalaciones para la introducción de gas que contiene CO2 como fertilizante en un campo de cultivo de plantas. En este caso se ha mostrado que la introducción de CO2 en el suelo ha tenido un efecto que ha incrementado enormemente el crecimiento de las plantas. También se conoce la fertilización aérea en invernaderos con CO2 o con gas que contiene CO2, y tiene el efecto mencionado de fomento del crecimiento.

De la misma manera hay que considerar que también aparecen grandes cantidades de CO2 en otros procesos, también en el campo previo de la generación de energía. Así sucede en el entorno de las energías renovables. En el caso de utilización de biogas resulta, por una parte, la posibilidad de quemarlo con un contenido de metano relativamente bajo de sólo 50 a 55 % y obtener a partir de ello energía. Por otra parte, y más importante desde el punto de vista tecnológico, tratar posteriormente biogas también con frecuencia, es decir, satanizarlo. Esto significa que el contenido original de metal de 50 % se eleva hasta 96 %. A tal fin se utilizan procedimientos conocidos.

Puesto que en el biogas originario el gas residual está constituido en una parte considerable de CO2, éste aparece naturalmente durante la metanización, es decir, durante el acondicionamiento del biogas en cantidades considerables.

El biogas acondicionado de esta manera tiene entonces al final, en efecto, un valor de metano alcanzado del 96 % y, por lo tanto, la misma calidad que gas natural, pero hasta entonces se produce CO2, como se ha dicho.

Otro aspecto es que los precios de los fertilizantes se incrementan claramente en una dirección tendencial. Con respecto al cultivo de biomasa para la generación de energía, los precios crecientes de los fertilizantes conducen a incrementos correspondientes de los costes, que encarecen el llamado cultivo de energía de plantas de biomasa.

Además, se conoce a partir del documento WO/2007/012313 un invernadero, en el que están previstos varios pisos. En este caso, se propone allí que en los pisos inferiores estén previstas las llamadas superficies de cultivo, en las que se cultivan plantas jóvenes. Posteriormente se realiza entonces un traslado de las plantas jóvenes crecidas a pisos superiores. Con respecto al cultivo de plantas nuevas, esto puede ser ventajoso, pero es inadecuado para otras aplicaciones, por que el traslado del lecho o bien la transformación de los pisos requiere un alto gasto funcional, pero también energético.

Tales conceptos conocidos se aplican en condiciones de crecimiento optimizadas en un invernadero. Pero en este caso, los modos de proceder individuales son inutilizables, cuando se trata, en el efecto final, de conseguir una eliminación optimizada de CO2.

Se conocen a partir de lo documentos WO 2008/008262 A2 así como US 2007/048859 instalaciones de cultivos de algas, en las que tiene lugar una conversión compatible ecológicamente de CO2 en carbono y oxígeno. En este caso, como fuente de CO2 sirven gases de escape de procesos de combustión o procesos químicos. De acuerdo con el documento US 2007/048859 A1 el gas de escape es introducido bajo presión en agua bajo la formación de ácido carbónico soluble en agua en un sistema al menos parcialmente cerrado, en el que se forma biomasa activa para fotosíntesis de rápido crecimiento. La biomasa, que flota en recipientes planos estratificados en varias capas superpuestas y que contienen agua acondicionada introducida, es recolectada cíclicamente, donde a partir de la biomasa restante se multiplica otra biomasa de forma automática.

Se conoce a partir del documento US 5 137 625 una instalación de tratamiento de agua biológica, que utiliza, entre otras cosas, lentes de agua. Pero en este caso las lentes de agua se cultivan en grandes superficies.

Se conoce a partir del documento US 2004/259239 emplear lentes de agua cultivadas en recipientes planos estratificados en varias capas superpuestas para la producción de biomasa, en las que el fomento del crecimiento se realiza a través de fertilizante aéreo.

Por lo tanto, la invención tiene el cometido de desarrollar un procedimiento así como una instalación con el propósito de que cantidades de CO2 que se producen sean compensadas a través de generación de energía o a través de acondicionamiento de portadores de energía también cerca del lugar.

El cometido planteado se soluciona en un procedimiento del tipo indicado al principio de acuerdo con la invención por medio de los rasgos característicos de la reivindicación 1 de la patente.

Otras configuraciones ventajosas del procedimiento se indican en las reivindicaciones dependientes 2 a 9.

Con respecto a una instalación del tipo mencionado al principio, el cometido se soluciona de acuerdo con la invención por medio de las características de la reivindicación 10.

Otras configuraciones ventajosas de la instalación se indican en las restantes reivindicaciones dependientes.

En una configuración ventajosa se indica que al menos una parte de la biomasa recolectada es reciclada para la obtención de energía (biogas, combustible seco, bioetanol, biodiesel) en dichos procesos de obtención de energía generadores de gases de escape. De esta manera, se obtiene un ciclo cerrado de sustancia que incorpora al mismo tiempo incluso el CO2 que se produce durante la generación de energía.

En otra configuración ventajosa se indica que el agua que contiene ácido carbónico enriquecido a partir de gases de escape es alimentada, de acuerdo con las necesidades, para la irrigación de la biomasa, siendo supervisado un nivel de llenado en el lado de la alimentación, de tal manera que rellena con agua acondicionada con ácido carbónico y, dado el caso, con medios nutritivos en la misma cantidad que ha sido absorbida por la biomasa y que ha sido metabolizada. De esta manera resulta, por una parte, un fomento optimizado del crecimiento y, por otra parte, una posibilidad de recolección controlada de la biomasa.

Adicionalmente, la biomasa puede estar constituida por maíz u otras semillas similares, que flotan en bandejas planas sobre el agua acondicionada introducida mencionada. En este caso, se pueden utilizar especialmente losetas especiales, en las que se pueden retener fijamente las raíces finas.

Por lo tanto, las lentes de agua así como también las semillas se pueden recolectar en intervalos de tiempo muy cortos.

Estas plantas se pueden tratar posteriormente, de una manera alternativa a la utilización energética o la utilización química, también para fines de piensos.

Pero, por lo tanto, en general, se utilizan también plantas, que no sólo metabolizan una cantidad considerable de CO2, sino que presentan también un espectro de contenidos tal que se generan tasas de gas óptimas, por ejemplo, durante el secado y combustión directa o, en cambio, como sustrato para la generación de biogas.

Con ello resulta una sinergia funcional que consiste en que, por una parte, la biomasa absorbe cantidades considerables de CO2 y, por otra parte, genera biomasa rica en energía.

De esta manera resulta entonces una ventaja considerable en la disposición de una instalación de este tipo de acuerdo con la invención próxima al lugar de generación de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la conversión de CO2 compatible desde el punto de vista biológico y ecológico en carbono y oxígeno, en el que como fuente de CO2 sirven gases de escape de procesos de combustión o de procesos químicos, en el que el gas de escape es introducido bajo presión en agua bajo la formación de ácido carbónico soluble en agua en un sistema al menos parcialmente cerrado, en el que se forma biomasa activa para fotosíntesis de rápido crecimiento en forma de plantas acuáticas o plantas pantanosas, en el que al menos una parte de la biomasa está constituida por lentes de agua, que flotan en bandejas planas, estratificadas superpuestas en varios pisos, sobre el agua acondicionada introducida mencionada, de tal manera que se garantiza una incidencia de luz diurna suficiente para la fotosíntesis y en el que la biomasa es recolectada cíclicamente y a partir de la biomasa restante o bien se reproduce automáticamente o se rellena cíclicamente.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que al menos una parte de la biomasa recolectada es reciclada para la obtención de energía, en particular en forma de biogas, combustible seco, bioetanol, biodiesel, en dichos procesos de obtención de energía generadores de gases de escape 3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que el agua que contiene ácido carbónico enriquecido a partir de gases de escape es alimentada, de acuerdo con las necesidades, para la irrigación de la biomasa, siendo supervisado un nivel de llenado exactamente, de tal manera que rellena con agua acondicionada en la misma cantidad que ha sido absorbida por la biomasa y que ha sido metabolizada.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que una parte de la biomasa está estar constituida por maíz o semillas similares, que flotan en bandejas planas sobre el agua acondicionada introducida mencionada.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que una parte de la biomasa está constituida por berro, que flota en bandejas planas sobre el agua acondicionada introducida mencionada.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado por que la recolección de la biomasa se realiza de tal manera que la población creciente de la biomasa en las bandejas respectivas limitadas en la superficie provoca después de un tiempo de crecimiento una caída lateral de la biomasa excesiva sobre un borde rebajado de las bandejas, y por que ésta caerá de manera controlada en este caso sobre una instalación de transporte y será transportada para el procesamiento posterior.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que para la prolongación de la luz diurna artificial se alimenta luz a las plantas en fases de oscuridad, en particular luz-UV.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que adicionalmente a la irrigación con dicha agua enriquecida con ácido carbónico acondicionada, se introduce la misma en el procedimiento de neblina fría en dicho sistema al menos parcialmente cerrado.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el procedimiento se aplica bajo tierra en minas o cavidades subterráneas, siendo atrapado allí el gas de escape o CO2 introducido o producido subterráneo y siendo conducido de la manera descrita a recipientes rellenos con biomasa e iluminados artificialmente para la metabolización de CO2 asistida por fotosíntesis.

10. Instalación para la transformación biológica de CO2 en carbono y oxígeno, para la realización del procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, que presenta un sistema parcialmente cerrado en forma de un invernadero que está constituido por varios pisos, en el que se cultiva biomasa activa para fotosíntesis de crecimiento rápido en forma de plantas acuáticas plantas o pantanosas en jardineras planas (5) rellenas con agua en una pluralidad de pisos en un sistema de estanterías o tinglados, un acumulador de presión por medio del cual se pueden introducir gases de escape producidos que sirven como fuente de CO2 desde un proceso de combustión o un proceso químico, en agua para la producción de agua que contiene ácido carbónico, y una instalación de regulación, a través de la cual esta agua puede ser alimentada a los recipientes planos en la cantidad de agua absorbida por la biomasa.

11. Instalación de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizada por que las bandejas de los pisos están emplazadas de manera al menos parcialmente desplazable entre sí para la alimentación uniforme mejorada de la luz.

12. Instalación de acuerdo con la reivindicación 10 u 11, caracterizada por que el sistema parcialmente cerrado contiene una o varias instalaciones de válvulas o trampillas, a través de las cuales se puede dejar salir de forma controlada el gas excesivo – oxígeno y gas no metabolizado -.

13. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizada por que el tejado y/o todas las paredes laterales están configurados como pirámide o cuerpo piramidal.

14. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizada por que está prevista una instalación de iluminación adicional, por medio de la cual se puede alimentar luz también en las horas nocturnas, en particular luz enriquecida UV.

15. Instalación de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizada por que la instalación de iluminación es alimentada a partir de un acumulador cargado con corriente solar o con corriente eléctrica obtenida a partir de la alimentación posterior de calor residual.

16. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 15, caracterizada por que el sistema parcialmente cerrado está configurado como contenedor portátil, que está constituido al menos en el lado del tejado por material transparente, en particular transparente a la luz o a la luz UV.

17. Instalación de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizada por que el contenedor o al menos los componentes transparentes a la luz de las paredes y del tejado se pueden doblar / plegar a modo de un contenedor abatible para la finalidad de transporte del mismo y se pueden desplegar de nuevo en el lugar para la utilización correcta.

18. Instalación de acuerdo con la reivindicación 16 ó 17, caracterizada por que también la instalación de generación de energía o la instalación de biogas o la instalación de generación de bioetanol, así como el o los acumuladores de presión están alojados, respectivamente en contenedores portátiles.

19. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 17, caracterizada por que el sistema parcialmente cerrado está dispuesto en un espacio estacionario, transparente a la luz, en particular transparente a la luz UV, a modo de un invernadero móvil o estacionario.

20. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 17, caracterizada por que el sistema parcialmente cerrado, es decir, la instalación está rebajada en una zanja excavada en el suelo en un campo y está cubierta desde arriba con un tejado transparente a la luz, en particular un tejado transparente a la luz UV, o con una lámina transparente a la luz, en particular transparente a la luz UV.

21. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 17, caracterizada por que el tejado está configurado piramidal.

22. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 21, caracterizada por que la instalación para la evacuación de CO2 o de gases de escape que contienen CO2 está emplazada en una cavidad subterránea o en una mina.

23. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 22, caracterizada por que las bandejas están configuradas como cuerpo piramidal en la sección transversal, giratorio alrededor de un eje, que se pueden abrir y la biomasa o bien las lentes de agua se pueden extraer con un rascador.

24. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 22, caracterizada por que las bandejas están provistas en el interior con un sensor de luz, de tal manera que se puede detectar, además, la consecución de una superficie cerrada por la biomasa y se puede iniciar la recolección.

25. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 24, caracterizada por que para la alimentación de agua está prevista una alimentación de agua de fuentes termales (9) y/o agua residual industrial (2) y/o agua de depuración (2) y/o aguas de minas (9) .

26. Instalación de acuerdo con la reivindicación 25, caracterizada por que el invernadero (4) está constituido a partir de una construcción de naves de fábrica desmantelada o a partir de un edificio desmantelado o a partir de una torre de refrigeración desmantelada de una central eléctrica, o a partir de una torre de agua desmantelada, que están provistos con cristal o con lámina transparente a la luz.

27. Instalación de acuerdo con la reivindicación 25, caracterizada por que el invernadero (4) está constituido por un edificio cilíndrico o por un edificio poligonal en la sección transversal, que está provisto con lámina o cristal transparente a la luz, y que rodea la torre estable (11) de una central eléctrica eólica (10) .

28. Instalación de acuerdo con la reivindicación 25, caracterizada por que la instalación está emplazada en la proximidad directa de una fuente termal o de una instalación industrial, o en una instalación depuradora o en una mina.

29. Instalación de acuerdo con la reivindicación 25, caracterizada por que el invernadero (4) está configurado como pirámide o como cuerpo piramidal o como paralelogramo.

30. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 29, caracterizada por que para la recolección automática de la biomasa están previstos elementos de corredera, o una disposición de toberas de aire designada como escoba neumática, que raspan la biomasa desde las paredes o jardineras o la centrifugan a través de impulsión selectiva con aire comprimido, para conducir la biomasa a una instalación de transporte (7) .

31. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 30, caracterizada por que la instalación comprende una instalación de generación de biogas o de generación de bioetanol, o una instalación de producción de hidrógeno, en la que a partir de la biomasa recolectada se pueden generar portadores de energía, y los gases de escape y/o las aguas residuales y/o el calor perdido se pueden retornar de nuevo al invernadero (4) .

32. Instalación de acuerdo con la reivindicación 31, caracterizada por que la instalación de generación de biogas y/o de generación de bioetanol está integrada o implementada directamente en la instalación para la generación de la biomasa.

33. Instalación de acuerdo con la reivindicación 31 ó 32, caracterizada por que los gases de escape de la instalación de biogas y/o de la instalación de generación de bioetanol pueden ser conducidos al invernadero adicionalmente a la fertilización con aire rico en CO2 de la biomasa a través del retorno de los gases de escape.

34. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 33, caracterizada por que dentro del invernadero (4) están dispuestas una o varias piscinas de piscicultura, a las que se puede alimentar el agua / agua residual conducida en primer lugar a través de las bandejas de plantas o jardineras (5) o viceversa.

35. Utilización de un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones1 a 9 y/o una instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 34, caracterizada por que el procedimiento o bien la instalación se emplean para el funcionamiento de una piscina depuradora de una instalación depuradora.

36. Utilización de un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones1 a 9 y/o una instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 34, caracterizada por que el procedimiento o bien la instalación se emplean para la desgasificación de CO2 de una explotación minera, en particular de una mina de carbón, siendo acumulado el gas de escape resultante que contiene CO2 y siendo inyectado en agua bajo la formación de ácido carbónico a presión, y el agua que contiene ácido carbónico es utilizada para la fertilización.

37. Utilización de un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones1 a 9 y/o una instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 34, caracterizada por que el procedimiento o bien la instalación se emplean en el caso de que se produzca gas de escape que contiene CO2 en instalaciones de calefacción de viviendas, de tal manera que el gas de escape es inyectado en agua bajo presión y bajo la formación de agua que contiene ácido carbónico, y es descargado a través de conductos de presión para la utilización posterior.