La gasificación de biomasa basada en Chemical Looping (CLG) utilizando un sorbente de Ca es un concepto avanzado para producir hidrógeno renovable. La limitación impuesta por el equilibrio de la carbonatación obliga a operar el gasificador por debajo de 700 ºC. Esta temperatura implica una reducción significativa de la conversión del carbonizado con vapor y, por tanto, una limitada producción de hidrógeno. El carbonizado no convertido se quema en el calcinador proporcionando la energía necesaria para mantener el proceso. Hasta ahora, las soluciones propuestas para generar en el calcinador una corriente de CO2 lista para el secuestro son: el uso de oxígeno puro de una unidad de separación de aire (ASU), o la incorporación de otro Chemical Looping para transportar el oxígeno al calcinador mediante partículas de transportadores. En ambos casos se obtiene un gas de combustión con CO2 y vapor, del cual el vapor se puede separar fácilmente por condensación. Aunque algunas de estas propuestas son muy atractivas, existen importantes o aspectos a mejorar:

1. La producción de hidrógeno a partir de agua (water splitting) es muy limitada, ya que la gasificación del carbonizado con vapor por debajo de 700 ºC es muy lenta.

2. Los procesos necesarios para producir CO2 listo para secuestro son extraordinariamente caros (ASU) o complejos (chemical looping con trasportador de O2).

3. El control preciso de la circulación de los sólidos entre reactores en los CLG es de gran complejidad, al tener que optimizarse de forma simultánea varios procesos (balance térmico del circuito, captura de CO2, conversión de alquitrán y regeneración de sorbente).

4. La desactivación del sorbente con el número de ciclos está muy penalizada por las severas condiciones en las que generalmente se realiza la calcinación.

5. La penalización energética, resultado de trabajar cíclicamente entre una calcinación muy endotérmica a alta temperatura y una carbonatación exotérmica a una temperatura mucho más baja, es muy alta.

En este proyecto se propone un proceso que mejora los inconvenientes anteriores, mediante un CLG en el cual el calor requerido por la calcinación se proporciona mediante energía solar térmica, y el carbonizado (y el alquitrán) se convierte catalíticamente en el gasificador.

Además, durante el día se utiliza el CaO para almacenar químicamente energía solar, garantizando la producción ininterrumpida de H2 durante los períodos sin radiación solar. En esencia, el proceso propuesto oxida la biomasa con vapor, utilizando energía solar y produce una corriente concentrada en H2 en el gasificador y una corriente de CO2 lista para el secuestro en el calcinador.

Si bien en este proyecto no se plantea la construcción de una nueva planta piloto para demostrar el CLG solar propuesto, se propone estudiar experimentalmente (además de teóricamente) los aspectos y desafíos más importantes, utilizando una infraestructura existente en el grupo de investigación. Se realizará además un estudio de viabilidad técnica y económica, así como de sostenibilidad ambiental.

El equipo de investigación está formado por miembros de grupos de investigación españoles e internacionales. Los dos grupos de investigación españoles cuentan con una dilatada y demostrada experiencia en los aspectos claves a desarrollar en el presente proyecto.

El proyecto contribuye a tres de los retos en el ámbito energético del Gobierno español, así como a varios de los retos específicos de la UE.