Post on 03-Oct-2018
TECNOLOGIAS LIMPIAS DEL CARBON-
TENDENCIAS
Juan Manuel Barraza Burgos, Ing. Qco., M.Sc., Ph.D.
Escuela de Ingeniería Química - Universidad del Valle
Cali-Colombia
Colombian Coal Conference 2017
Barranquilla-Colombia23-24 Febrero de 2017
Reacciones en contra del carbon mineral !!!
• Las plantas a carbón emiten contaminación que causa el calentamiento
global !!!
• Las explotaciones mineras son responsables por la devastación del
paisaje !!
• La explotación minera de carbón produce contaminación del agua !!
• Las plantas a carbón emiten mercurio y hollín peligroso !!!
• Los peces están contaminados con mercurio del carbón !!!
Porque se ha usado, se usa y se usará carbón ?
• Seguridad energética
• Grandes reservas
• Energía versátil asequible en forma
sólida, líquida o gaseosa
• Fuente de electricidad más grande
del mundo
• Gran fuente de empleo para el
desarrollo económico y social
mundial
Importancia en el futuro !!
La demanda de electricidad en
el año 2030 será 39%
mayor que hoy
La demanda requerirá al
menos 159 Gwde capacidad
La electricidad generada por
carbón se incrementará a
57%
Fuente: Annual Energy Outlook 2016
Algunas Estadísticas del carbón
Los 10 mayores productores de carbón
Carbón en la generación eléctrica
• 30% de las necesidades energéticas primarias mundial
• Genera el 41% de la electricidad mundial
• Se usa en la producción del 70% de acero mundial
Tecnologías Limpias del Carbón
Tecnologías Limpias del Carbón: Procesos que
reducen las emisiones de aire y otros
contaminantes de la tierra y fuentes de agua, a lo largo del ciclo de vida del carbón.
Tecnologías Limpias del carbón Antes del Tubo
• Gasificación en lecho de carbón subterráneoMinería
• Beneficio en Húmedo
• Beneficio en SecoPreparación
Tecnologías Limpias en la Minería
• Gasificación subterráneaMinería
• Carbón, Agua, O2 -->>> CO, H2, CH4
• Gas de síntesis (GS), in-situ
• GS: para generación eléctrica o materia prima de producción de químicos
Tecnologías Limpias en la Minería
• Gasificación subterráneaMinería
Reacciones en zona oxidación Reacciones en zona de reducción
Tecnologías Limpias en la Minería
• Gasificación subterráneaMinería
Potencial de producción de gas de síntesis a nivel mundial
Tecnologías Limpias en la Minería
• Gasificación subterráneaMinería
Beneficios económicos :
• No se necesita:• Minar el carbón• Manejo del carbón • Transportar el carbón para
alimentarse a un reactor• Disposición de ceniza y escorias
• Menor costo significativo de capital para el desarrollo del proyecto que las plantas localizadas sobre el suelo
Tecnologías Limpias en la Minería
• Gasificación subterráneaMinería
Beneficios ambientales :• Uso mínimo de la tierra• Uso reducido de agua subterránea o fresca• Uso subterráneo de agua salina• No impacto ambiental asociado con
minería y manejo de carbón• Los lechos de carbón a gasificar están bajo
las corrientes de agua fresca• Reducción significante de contaminantes
del aire• Porción significante de agua permanece en
el subsuelo• Cualquier azufre o metales que se lleven a
la superficie está reducido y son fáciles de remover
• No se requiere rellenos de disposición de cenizas y escorias
Tecnologías Limpias en la Minería
• Gasificación subterráneaMinería
Barreras:
• No todos los lechos de carbón pueden estar disponibles
• La economía del proyecto puede ser incierta• La selección del lecho necesita hacerse
apropiadamente
Esos temas se pueden mitigar a través del diseño del proyecto, selección del lecho y monitoreo.
Tecnologías Limpias en la Preparación
• Separación Física en HúmedoPreparación
Aproximadamente 2 billones de
toneladas/año se procesan en
plantas de beneficio de
carbones a nivel mundial
Tecnologías Limpias en la Preparación
• Separación Física en SecoPreparación
https://www.youtube.com/watch?v=qFxQRe3txG8
Tecnologías Limpias del carbón durante el Tubo
Gasificación
Ciclos Combinados
Oxy-Combustión
Valoración
Tecnología Limpia por Gasificación de carbón
• Conversión de un material carbonaceo a un gas (Syngas) de mayor podercalorífico
• Alimentación: líquido(crudo ligero o pesado) o sólido (coque de petróleo, carbón o biomasa)
Tecnología Limpia por Gasificación de carbón
• La gasificación de carbón busca cero emisiones
• Decrece las emisiones de SO2 y NOx
• Eficiencias hasta el 45% • Singas producido se
limpia a alta temperaturas.
Tecnología Limpia de Oxy-Combustión
• Usa oxígeno puro en vez de aire, eliminando la presencia de N2 en el gas de combustión
• Oxy-fuel produce CO2
relativamente puro. Ej: usarlo en recuperación mejorada de petróleo
• Altas temperaturas de operación
• Las plantas tienen un separador de aire y un sistema de compresión y purificación de gases
Tecnología Limpia de Valoración de Carbón
Materiales del carbón Materiales derivados de líquidos del carbón
Carbones activados adsorbentes Fibras de carbono
Grafitos Electrodos de carbono
Materiales compuestos (carbón/polímeros)
Fibras de carbono reforzadas con plásticos
Nanotubos de carbón Filamentos de carbón
Nano-cebollas Pegantes de breas de carbono
Materiales intercalados Derivados de ácidos húmicos
Fuente: H. Schobert, C., Song. Chemicals and materials from coal in the 21st century, Fuel 81 (2002), 15-32
Tecnología Limpia de Valoración de Carbón
Carbón Activado
• Se usan principalmente como adsorbentes para aplicaciones en fase líquida y gas
• En líquidos• Purificación aire y agua• Decolorizante• Procesamiento de alimentos• Recuperación de metales, (Au,
Cr).
• En gases• Purificación de aire• Tratamiento de gases• Recuperación de solventes
Tecnología Limpia de Valoración de Carbón
Tamices de Carbono molecular
• Tienen gran fracción de microporos
• Se usan principalmente en la separación de gases con alta presión
• Aplicaciones en • Purificación de aire• Separación de gases • Separación de aire
Tecnología Limpia de Valoración de Carbón
Grafito
• Antracita: posible reemplazo como relleno en la fabricación de grafitos especiales
• Aplicación en • Hornos eléctricos como
electrodos• Deposición química con vapor
Tecnología Limpia de Valoración de Carbón
Fibras de carbono y Microperlas de mesocarbono
• Materia prima: Breas de carbón
• Aplicaciones de fibras• Materiales de autos, aviones,
ciclas• Aplicaciones de fibras
• Aplicaciones de microperlas• Ánodo de baterías de Li y Na de
larga duración
Tecnologías Limpias de Carbón después del Tubo
Remoción de captura de partículas finas
Reducción de NOx
Desulfurización de gases
Valoración de cenizas volantes y escorias
Tecnología Limpia de captura de partículas
finas
• Precipitadores electrostáticosremueven hasta el 99% de lascenizas volantes (finas) de losgases de combustión.
• Tecnología comprobada yampliamente usada
Tecnología Limpia de reducción de NOx
• Quemadores de bajo NOx : reducen las emisiones de óxidos de nitrógeno hasta el 40% en sistemas de combustión de carbón.
• Acoplados con técnicas de re-quemado, los NOx se reducen 70%; y con reducción catalítica selectiva hasta el 90%.
Tecnología Limpia de Desulfurización de gases
Eastman Company's High TemperatureDesulfurization System
Tecnologías Limpias de valoración de cenizas
volantes
• Cenizas volantes: Co-producto generado en la combustión de carbón
• Usos:• Producción de cemento clinker• Reclamación de minas• Estabilización de suelos blandos• Base para construcción de
carreteras• Material substituto de
agregados• Relleno en concreto asfaltico
1. Las tecnologías limpias del carbón son significantemente más eficientes y menos contaminantes en comparación con las tecnologías antiguas.
2. Esas tecnologías limpias están disponibles comercialmente y en desarrollo y son capaces de suplir la demanda existente a nivel mundial.
3. Se requiere combinar la experiencia y la capacidad técnica, económica y social para explotar el potencial de las tecnologías limpias del carbón
Conclusiones
El contaminante NO es el carbón mineral ……......
El contaminante es el hombre y las prácticas que aplica !!!!!
Conclusiones