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Rutas científicasOviedo 2012
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Instituto Nacional del Carbón
Consejo Superior de Investigaciones
Científicas
INCAR-CSIC
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Bienvenidos al INCAR
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Química, energía, medio ambiente y materiales
Área científico técnica 8:Ciencia y Tecnologías Químicas
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Más de 15000 personas al servicio del progreso científico y tecnológico
INCAR-CSICINCAR vista aérea
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InstalacionesEdificio principal
Edificio polivalente
Entrada salón actos
Nave
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Líneas de investigación
Materiales para aplicaciones
estructurales, energéticas y
medioambientales
Tecnologías limpias para la conversión y el uso del
carbón
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Programa
Bienvenida• Presentación• Video del INCAR
Energía y cambio climático• Energía y Recursos naturales• CO2 y cambio climático• Usos limpios del carbón
Visita instalaciones• Preparación y análisis• Procesos energéticos y reducción de emisiones• Captura de CO2
• Control de emisiones (Contaminación por metales)
INCAR, OCTUBRE 2012
Energía y cambio climáticoCombustibles fósiles limpios como paso intermedio hacia una energía sostenible
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El punto de partidaProducimos electricidad, calor y combustibles para el transporte principalmente a partir de carbón, petróleo y gas natural (combustibles fósiles), emitiendo CO2 durante la transformación
Consumo energía primarias en España (2010)
Renovables <10%
El CO2 producido en la combustión de carbón, gas natural y petróleo es el principal causante del aumento de la temperatura en la tierra (calentamiento global)
Sucias (CO2) >78%
Nuclear>12%
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¿Cómo se consume la energía?
Todos somos responsablesLas familias consumen aproximadamente el 30% de la energía total•60 % en la vivienda•40 % en el coche
Solo el 13% de la energía consumida por las familias proviene de fuentes renovables
Vivienda y transporte son los sectores que más han incrementado su consumo en los últimos años
En España en 2010 más del 33% de la electricidad se produjo mediante fuentes renovables
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CO2 y cambio climático: Relación causa-efecto
Es el gas de efecto invernadero más importante en volumen de emisiones de origen humano
Fuente mayoritaria de emisiones: combustión de combustibles
fósiles
Es un gas incoloro, inodoro y no tóxico. Lo emitimos (respiración) y lo ingerimos (Coca Cola)
Se produce de forma natural y en la combustión de los combustibles fósiles
Esto es un hecho comprobado, no existe controversia científica
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Consecuencias del Cambio climáticoDisminución del número anual de días de nieve (Navacerrada)
La perdiz nival Habita en el Pirineo y su plumaje
cambia a blanco en invierno Como cada vez tarda más en haber
nieve y su color cambia en noviembre resulta un blanco perfecto para sus depredadores
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1910
2004
1905
2004
Glaciar de Monte Perdido (Huesca)
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Punto de partida El Cambio climático es un hecho demostrado El CO2 de origen humano es el responsable del
cambio climático El cambio climático constituye una amenaza
para la supervivencia de numerosas especies
Para mitigar los efectos del Cambio Climático a largo plazo, se deben tomar MEDIDAS INMEDIATAS sobre las emisiones de CO2
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¿Qué opciones tenemos para reducir las emisiones de CO2?
Ahorro energético (más eficiencia) Uso de combustibles con menor (o nulo) contenido
en carbono. Co-utilización Expansión de fuentes de energía renovable
(hidráulica, eólica, solar etc.) y biocombustibles Hidrógeno como combustible alternativo Captura y almacenamiento de CO2
INCAR
INCAR
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El ciclo de la biomasa
Globalmente: CO2=0(siempre que no se use energía “sucia” en la transformación)
+
Fotosíntesis y crecimiento
Biomasa
Transformaciónen Biocombustibles
Utilización
CO2
¿Qué opciones tenemos para reducir las emisiones de CO2?
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Eficiencia y reducción de emisiones en el INCAR
Se desarrollan proyectos en los que se analiza la co-utilización de carbón y biomasa para la generación de energía e hidrógeno.
Se desarrollan también proyectos de investigación sobre oxicombustión, gasificación y combustión estudiando el efecto de las diversas variables que intervienen en el proceso (combustible, condiciones de reacción, etc.) con el objetivo de optimizarlos.
C + H2O → CO + H2
C + O2 + N2 → CO2 + N2
C + O2 → CO2
Combustión convencional
Oxi-Combustión
Gasificación
Simplificando…
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Co-gasificación de carbón y biomasaGasificador de lecho fluidizado
Temperatura: 500-900 ºC
Presión atmosférica
Alimentación: 3 kg/h
Análisis de gases en continuo: H2, CO, CH4, CO2, O2
Composición típica gas obtenido
H2: 20%CO: 15%CH4: 3%N2: 35%CO2: 23%
C + H2O = CO + H2
Además…Co-gasificación con captura in situ por inyección de CaO
Visita a los laboratorios del Grupo de Procesos Energéticos y Reducción de emisiones
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Oxi co-combustión de carbón y biomasa
Reactor de flujo en arrastre
0
20
40
60
80
100
0 50 100
Conversión en aire (%)
Co
nve
rsió
n o
xych
ar
21
(%
)
SMK
Antracitas
C. Bituminosos bajos volátiles
C. Bituminosos altos y medios volátiles
Oxicombustión vs combustión
O2/N2 O2/CO2
Visita a los laboratorios del Grupo de Procesos Energéticos y Reducción de emisiones
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Calcinador
CO2
Humos“sin” CO2
Carbonatador
Humosde CO2
CaO
CaCO3
Calor (a alta T)
Cal
or (a
alta
T)
Visita a los laboratorios del Grupo de Captura de CO2
CaO + CO2 → CaCO3←
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Actualmente es la alternativa tecnológicamente más desarrollada y la que se considera económicamente viable
Ciclos de carbonatación-calcinación para captura de CO2 en el INCAR
Visita a los laboratorios del Grupo de Captura de CO2
También…Combustión de biomasa con captura in situ (CT La Robla, Fenosa)
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Reducción de emisiones de elementos traza en el INCAR
Elementos traza en carbones: Depuración de carbonesFormas de combinación
Evaluación de los problemas originados en los procesos de utilizaciónComportamiento de elementos traza en la combustión del carbónContaminación de suelosMedidas de relaciones isotópicas para identificación de fuentes de contaminación
Control de emisionesLimpieza de gases en procesos de combustión, y gasificación
Visita a los laboratorios del Grupo de Contaminación por metales
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Reducción de emisiones de mercurio en el INCAR
Sistema captura de partículas
Sistema de desulfuración
“Lavado” del carbón
Inyección sorbentes
InfluenciaSistemas
SCR
Hg – ceniza volante
Sorbentes regenerables fin de ciclo
Hg 2+
Visita a los laboratorios del Grupo de Contaminación por metales
INCAR-CSICVisita a los laboratorios de Preparación de muestras y Análisis
Cenizas Microanálisis elemental (C H N O S)
Análisis inmediato Calorímetros
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