La transición energética exige fuentes de energía respetuosas con el clima, es decir, que produzcan la menor cantidad posiblede emisiones de CO2 durante su producción y uso, e idealmente ninguna. Las fuentes de energía sintéticas -es decir, las que se obtienen a partir de energías renovables mediante procesos de conversión- son una de las opciones. Esto se debe a que el uso de tales fuentes de energía sólo genera tantoCO2 como el que se extrajo previamente de la atmósfera para su producción. El metano producido artificialmente entra en esta categoría.
Metanización mejorada por sorción: llenado, reacción química, secado y regeneración (Gráfico: Empa)El gas sintético ofrece un enorme potencial si se produce a partir delCO2 atmosférico y del hidrógeno generado de forma renovable. Sin embargo, además de electricidad renovable, la producción de hidrógeno también requiere mucha agua. En el demostrador de movilidad "move", el agua para la producción de hidrógeno se extraerá directamente de la atmósfera in situ, además delCO2, mediante uncolector de CO2 de la spin-off "Climeworks" de la ETH de Zúrich. En el futuro, estos conceptos también podrían llevarse a cabo en regiones desérticas sin suministro de agua líquida.
Sin embargo, la producción de metano sintético a partir de hidrógeno yCO2 -conocida como metanización- tiene sus trampas. Esto se debe a que el gas producido en un proceso catalítico todavía contiene hidrógeno, lo que hace imposible inyectarlo directamente en la red de gas. Por ello, los investigadores de Empa han desarrollado un nuevo concepto de reactor en el que se evita la formación de hidrógeno en el lado del producto. Esto permite a los investigadores de Empa lograr un control más sencillo del proceso y una mayor idoneidad para el funcionamiento dinámico, por ejemplo para el acoplamiento con energías renovables disponibles de forma intermitente.
El metano sin hidrógeno se produce en "movimiento" con la llamada metanación mejorada por sorción. La idea subyacente: El agua producida durante la reacción se adsorbe continuamente en un soporte catalizador poroso durante el proceso de metanización. Esta eliminación continua del agua significa que el único producto es metano, en su forma pura. Esto elimina la necesidad de purificar la mezcla de productos (anterior). Al final del proceso de reacción, el material portador del catalizador se seca de nuevo reduciendo la presión y queda listo para el siguiente ciclo de reacción.
El tiempo de regeneración, es decir, el tiempo necesario para secar el reactor, es crucial para el diseño del reactor y la planificación del proceso. Para garantizar una producción continua de metano, al menos dos reactores deben funcionar alternativamente. Una gestión adecuada del calor también es esencial para secar los reactores, ya sea disipando el calor del reactor o almacenando calor internamente en el lecho del catalizador.
