Tercer Milenio
En colaboración con ITA
Investigación
El amoniaco, un (posible) combustible eficaz y verde
El Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A) de Unizar investiga cómo usar amoniaco como combustible libre de CO₂ en las mejores condiciones. La combustión de amoniaco, en condiciones idóneas, solo genera nitrógeno (el mayor componente del aire) y agua.
La última conferencia contra el cambio climático, la COP26 de Glasgow, volvió a plantear las posibles acciones que llevar a cabo para frenar el aumento de temperatura en la Tierra. Entre ellas, la transición hacia una economía libre de carbono, o al menos baja, que puede, además, contribuir a asegurar el abastecimiento de energía o hacer frente al agotamiento de combustibles fósiles.
En los últimos años, ha cobrado relevancia el uso de hidrógeno como vector energético y hoy se considera una alternativa prometedora, aunque aún se enfrenta a problemas de seguridad y de baja intensidad energética por unidad de volumen. Una posible forma de aprovechamiento del hidrógeno es su conversión en amoniaco, una de las sustancias químicas con mayor producción y uso a nivel mundial.
La mayor parte del amoniaco (un 80%) se utiliza hoy en la fabricación de fertilizantes, aunque también para la producción de ácido nítrico, plásticos, gomas o en aplicaciones de refrigeración. Esto implica que ya hay disponibles en todo el mundo infraestructuras de almacenamiento y distribución necesarias para usarlo.
Estas condiciones favorables de producción, transporte, almacenamiento e infraestructuras disponibles hacen que el amoniaco se considere vector energético y combustible libre de carbono, ya que permite paliar algunas de las desventajas del uso del hidrógeno. Además, al poder mezclarse el amoniaco con hidrógeno o con otros combustibles, ofrece una gran versatilidad de uso.
Pero no todo es perfecto, y el principal problema del uso de amoniaco como combustible es que genera óxidos de nitrógeno (NOₓ) contaminantes que pueden producir lluvia ácida y ‘smog’ fotoquímico.
El Grupo de Procesos Termoquímicos del Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A) de Unizar está investigando para poder usar el amoniaco en procesos de combustión con una nula o, al menos, muy baja emisión de contaminantes a la atmósfera.
El proyecto
- PROYECTO Estudio de la oxidación de NH₃ y sus mezclas con CH₄/H₂, evaluando el impacto en las emisiones contaminantes.
- OBJETIVOS Estudiar la conversión de amoniaco y sus posibles mezclas con metano o hidrógeno, con el objeto de conocer las condiciones óptimas para su combustión con la menor emisión posible de contaminantes. Desarrollar un modelo que permita simular la combustión de amoniaco en diversos dispositivos y condiciones de operación.
- FINANCIACIÓN 325.490 euros para 3 años + 1 contrato predoctoral asociado al proyecto.
- ENTIDAD FINANCIADORA Ministerio de Ciencia, Investigación y Universidades.
¿Cómo se produce el amoniaco?
El amoniaco se produce a partir de nitrógeno e hidrógeno. Normalmente, el nitrógeno se extrae del aire (el aire es una mezcla de 79% nitrógeno y 21% oxígeno) y el hidrógeno se puede obtener de diferentes fuentes, como gas natural o renovables, usando distintos procesos químicos o mediante electrólisis del agua que da lugar al denominado hidrógeno verde.
Una vez que se dispone del nitrógeno (N₂) y del hidrógeno (H₂), estos se hacen reaccionar (N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃) a elevada presión y temperatura, en un proceso catalítico denominado proceso Haber-Bosch, que se lleva utilizando desde hace más de cien años.
El amoniaco tiene por fórmula NH₃, es un gas a temperatura ambiente, de olor penetrante. Puede almacenarse fácilmente en forma líquida aumentando ligeramente la presión, por lo que su transporte es fácil.
¿Es nueva esta idea de usar amoniaco como combustible?
La idea de usar amoniaco como combustible no es nueva. El amoniaco ya se utilizó como combustible en el pasado. En Bélgica, en los años cuarenta del siglo XX, durante la crisis de combustibles tras la Segunda Guerra Mundial, algunos autobuses municipales llegaron a funcionar usando una mezcla de carbón y amoniaco. Poco después, a partir de los sesenta, fueron apareciendo algunas tecnologías que usaban también amoniaco. Este es el caso de un avión experimental de la NASA propulsado con amoniaco o, más recientemente, en Japón, donde se ha usado en turbinas de gas para producir electricidad, en este caso mezclando el amoniaco con metano o queroseno.
Aunque la idea de quemar amoniaco no es nueva, sí es más novedoso el desarrollo de procesos de combustión de este combustible que permitan la nula o baja generación de emisiones contaminantes tales como óxidos de nitrógeno (NOₓ). En concreto, se plantea que el propio amoniaco, además de ser combustible, se comporte como reductor de los NOₓ generados, evitando de este modo el problema de contaminación de la atmósfera.
¿Qué es el ‘smog’ fotoquímico?
El ‘smog’ fotoquímico es un tipo de contaminación que se produce normalmente en las ciudades con gran densidad de tráfico y de calefacciones domésticas. Los vehículos a motor y las calefacciones producen emisiones: óxidos de nitrógeno e hidrocarburos inquemados que, en presencia de luz solar, dan lugar a una niebla (no siempre visible) con una alta concentración de sustancias oxidantes y radicales libres. Estas sustancias son agresivas con la piel y las mucosas de los seres vivos y pueden agravar enfermedades de tipo respiratorio. En condiciones climáticas de anticiclón, se genera una situación de contaminación muy estable que puede durar muchos días.
Es lo que se conoce como la ‘boina’ de Madrid, y en Zaragoza también la sufrimos, aunque en menor medida, ya que la ciudad es más pequeña y, por tanto, tenemos menos calefacciones, menos coches y menos atascos. Además, en Zaragoza, ‘disfrutamos’ del cierzo, que limpia nuestra atmósfera.
Uxue Alzueta Catedrática de Tecnologías del Medio Ambiente e investigadora en el grupo GPT del I3A Unizar
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