Coelectrólisis co-eficiente realizada por el socio de la industria Sunfire en la cadena de procesos de potencia de combustible más grande del mundo para la síntesis de combustibles en el Laboratorio de Energía de Kit. Crédito: Amadeus Bramsiepe, kit
Los combustibles como el queroseno se pueden producir de manera amigable con el clima desde el CO2, el agua y la electricidad verde utilizando procesos de energía a líquido. Investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) ya lo han demostrado con sistemas en la operación real.
Ahora, los investigadores que trabajan en el proyecto Kopernikus P2X han tenido éxito por primera vez en el acoplamiento, a una escala industrial de 220 kilovatios, el proceso de electrólisis co-codeal altamente eficiente con síntesis de combustible.
Para lograr sus objetivos climáticos, Europa necesita alternativas verdes para aplicaciones que no se presten fácilmente a la electrificación. “El sector de la aviación en particular dependerá del queroseno producido de manera sostenible por el momento”, dice el profesor Roland Dittmeyer del Kit’s Institute for Micro Process Engineering (IMVT).
“Los combustibles sintéticos que se producen mediante procesos de potencia a líquido con CO2 de la atmósfera o fuentes biogénicas, agua y electricidad verde son particularmente adecuados”.
Dittmeyer es el portavoz del proyecto Kopernikus P2X y dirige las actividades de investigación correspondientes en Kit. El proyecto ahora ha alcanzado un hito tecnológico importante en el camino hacia el combustible de aviación sostenible: por primera vez en el mundo, la tecnología innovadora y altamente eficiente de vapor de agua/co-electrólisis de CO2 del socio industrial Sunfire se combinó directamente con un proceso de síntesis a escala relevante de la industria (220 kilovatios de salida de electrólisis).
Coelectrolisis hace que la potencia a líquido sea más eficiente
Para la producción de queroseno sintético en Kit’s Energy Lab, se utiliza un proceso de varias etapas distribuido a instalaciones modulares. Primero, los síntesis, una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono, se producen a partir de CO2 y agua.
En principio, hay varias formas de generar SINGA. La nueva configuración utiliza un módulo de electrólisis conjunta con una salida de 220 kilovatios del socio de la industria Sunfire, que simplifica este paso de proceso y, sobre todo, aumenta su eficiencia.
“La electrólisis co-electrólisis se destaca porque es un proceso altamente eficiente que convierte electroquímicamente el vapor de agua y el CO2 directamente en síntesis en un solo paso. Hasta el 85% de la energía eléctrica utilizada para este proceso puede recuperarse como energía química en los síngamas.
“Además, podríamos demostrar con este acoplamiento que nuestro método de electrólisis coelectrólisis presenta una disponibilidad y confiabilidad de las plantas muy altas y tiene el potencial de producir síntesis con la calidad deseada en cualquier momento”, dice Hubertus Richter, ingeniería de proyectos de I + D de ingeniería senior de Ingeniería de Proyectos en Sunfire.
“Esto elimina el proceso de producción de hidrógeno tradicionalmente separado con la producción de síntesis aguas abajo, aumentando significativamente la eficiencia del proceso general para la producción de combustibles sintéticos”.
Para la operación acoplada de coelectrólisis y síntesis de combustible, los síntesis deben llevarse a la presión de reacción. Este trabajo lo realiza un compresor con dispositivos de seguridad que los investigadores agregaron a la cadena de procesos. En un reactor microestructurado, el síngas se convierte en hidrocarburos de cadena larga, conocidos como sincrude, utilizando la síntesis de Fischer-Tropsch. Estos hidrocarburos se pueden usar directamente para producir combustibles como queroseno u otros productos químicos.
Los científicos de Kit desarrollaron esta tecnología de reactores, que ya está siendo comercializada por Ineratec, un kit spin-off. En el futuro, se planea usar el calor liberado como vapor durante la síntesis para la electrólisis. Esto reduciría aún más la demanda de energía de todo el proceso y demostraría que la preparación del producto para finalmente obtener queroseno es factible a esta escala.
Al combinar estos pasos de proceso, es posible utilizar completamente el dióxido de carbono proporcionado y lograr la mayor eficiencia de conversión de energía posible, ya que esta cadena de proceso permite un reciclaje eficiente de los flujos de material además de los flujos de energía.
El siguiente paso: una tonelada de queroseno por día
Los investigadores de KIT probaron con éxito la integración de la electrólisis conjunta en la operación de campaña en condiciones reales, produciendo hasta 100 litros de sincrude por día. La operación acoplada marca un hito importante en la segunda fase de financiación del proyecto Kopernikus P2X. La instalación ahora se está ampliando para una capacidad de hasta 300 litros sincrude por día.
En la tercera y última fase de financiación, el equipo de investigación ha construido también Ineratec también una instalación de producción más grande de Fischer-Tropsch en el Parque Industrial Höchst cerca de Frankfurt. “Por primera vez, la producción a escala de toneladas se realizará allí”, dice Dittmeyer.
El producto, que eventualmente se procesará en queroseno, será utilizado por fabricantes de motores de aeronaves y socios de investigación para las pruebas. Los análisis que acompañan asegurarán que el combustible cumpla con los estrictos estándares de aviación.
Proporcionado por el Instituto de Tecnología Karlsruhe
Cita: aumenta la eficiencia de la producción de combustible de aviación sostenible (2025, 20 de marzo) Recuperado el 22 de marzo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-03-boosting-eficience-sustidible-aviation-fuel.html
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