INNPACTO SIGMA
Investigación y Desarrollo de Sistemas Avanzados de Separación de Gases
Atmosféricos por Ionización yAtmosféricos por Ionización y Magnetismo y su Aplicación a la
Captura de CO2.
Carlos M. Padilla Moreno
SIGMA Consorcio
Investigación y Desarrollo de Sistemas Avanzados de Separación de Gases Atmosféricos por Ionización y Magnetismo. INNPACTO 2010
Motivaciones para realizar el proyecto
Investigación y Desarrollo de Sistemas Avanzados de Separación de Gases Atmosféricos por Ionización y Magnetismo. INNPACTO 2010
Motivaciones para realizar el proyecto
Investigación y Desarrollo de Sistemas Avanzados de Separación de Gases Atmosféricos por Ionización y Magnetismo. INNPACTO 2010
Vías de actuación
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Captura y Concentración de CO2
••TRANSPORTETRANSPORTE•• INDUSTRIAINDUSTRIA RESIDENCIAL RESIDENCIAL Y SERVICIOSY SERVICIOSRESIDENCIAL RESIDENCIAL Y SERVICIOSY SERVICIOSINDUSTRIAINDUSTRIAINDUSTRIAINDUSTRIA
••50%50%••12%12%Y SERVICIOSY SERVICIOSY SERVICIOSY SERVICIOS
ÓÓÓÓ
COCOPRODUCCIÓN PRODUCCIÓN ELÉCTRICAELÉCTRICA
PRODUCCIÓN PRODUCCIÓN ELÉCTRICAELÉCTRICA
COCO22
••PRODUCCIÓN PRODUCCIÓN ELÉCTRICAELÉCTRICA
••30%30%
••RESIDENCIAL RESIDENCIAL Y SERVICIOSY SERVICIOS
••8%8%
EFICIENCIA EFICIENCIA ENERGÉTICAENERGÉTICAEFICIENCIA EFICIENCIA ENERGÉTICAENERGÉTICA
ENERGÍA ENERGÍA RENOVABLERENOVABLEENERGÍA ENERGÍA
RENOVABLERENOVABLE
••30%30%••8%8%
CCSCCSCCSCCS
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Estrategia europea en CCS
Plataforma Tecnológica Europea ZEP “CCS EII Implementation Plan 2010-2012”
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Plataforma Tecnológica Europea ZEP CCS EII Implementation Plan 2010 2012
Pre-CombustiónTipos de Captura de CO2
Pre Combustión
Post CombustiónPost-Combustión
Oxi-Combustión
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Tipos de Concentración de CO2
Procesos de separación
OtrosCriogeniaMembranasAdsorciónAbsorción
CLC Membranas Orgánicas
Química(TSA)
Química
Derivados Celulósicos Hidrato de CO2
PolisulfatoPoliamida
Ot
Óxidos Metálicos
OtrosCarbonatosAminas
Otros
Física Física(PSA, TSA)
MembranasInórgánicas
BombeoElectroquímico
Otros
Selexol Zeolitas MetálicasMicrobiológico/
AlgasOtrasCerámicas
Geles de Si/AlAcs
OtrosRectisol
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Tipos de Concentración de CO2
CARACTERÍSTICA CARACTERÍSTICA FÍSICAFÍSICA DEL GDEL GASAS MÉTODO DE SEPARACIÓNMÉTODO DE SEPARACIÓN
Carácter Oxidante/ReductorCarácter Oxidante/Reductor AbsorciónAbsorción
P l id dP l id d Ad ióAd ióPolaridadPolaridad AdsorciónAdsorción
Cambio de FaseCambio de Fase CriogeniaCriogenia
Tamaño molecularTamaño molecular MembranaMembrana
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Sistema SIGMA. Simplificación de diseño
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Etapas de funcionamiento
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INNPACTO SIGMA
Investigación y Desarrollo de Sistemas Avanzados de Separación de Gases
Atmosféricos por Ionización yAtmosféricos por Ionización y Magnetismo y su Aplicación a la
Captura de CO2.
Álvaro Peralta Conde
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Diagrama general
ON2 NO2 SO2O2
2 2
CO2
SO2
SO3 H OO2
N2H2O3 H2ONO
2 2
Moléculas
Separador electromagnético
Cámara de fotoionización
cargadas CO2
electromagnéticofotoionización
NO
NONO2
SOSO
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SO2SO3
Diagrama general
O2
N2 NO2
CO
SO2
CO2 SO3 H2ONO
Moléculascargadas
Cámara deCámara de fotoionización
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Fotoionización
Átomo o molécula sistema neutro conLaser
Átomo o molécula sistema neutro conel mismo número de cargas +(protones) que cargas – (electrones)
Mediante el uso de radiación láser es posible ionizar de forma eficiente átomos y moléculas, es decir eliminar un electrón, quedando estos con carga +
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Fotoionización
Características:Características:
‐ Laser de TiSa con longitud de onda central de =800 nm7 J l‐ 7 mJ por pulso
‐ Duración temporal de ~100 fs‐ Tasa de repetición de 1 kHz‐ Potencia pico 70 GW p
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Fotoionización
Laser100 000 MW~100 000 MW
Tiempos muyTiempos muy cortos!
1 segundo
Potencia eléctrica instalada en Españainstalada en España
~110 000 MW 1 femtosegundo
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Fotoionización
Plasmas inducidos por láser
Filamentación: Creación de un canalde átomos y moléculas ionizadas
Plasmas inducidos por láser
Fotoionización eficiente
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Diagrama general
ON2 NO2 SO2O2
2 2
CO2
SO2
SO3 H OO2
N2H2O3 H2ONO
2 2
Moléculas
Separador electromagnético
Cámara de fotoionización
cargadas CO2
electromagnéticofotoionización
NO
NONO2
SOSO
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SO2SO3
Diagrama general
O2
N2H2O
Moléculascargadas CO2
Separador electromagnético
cargadas CO2
NO
NO2
SO2SO3
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INNPACTO SIGMA
Investigación y Desarrollo de Sistemas Avanzados de Separación de Gases
Atmosféricos por Ionización yAtmosféricos por Ionización y Magnetismo y su Aplicación a la
Captura de CO2.
César Raposo Funcia
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Espectrometría de Masas
Se basa en la separación deiones de acuerdo a surelación masa/carga.
Se trata de un camino relativamente inexplorado para cantidades p pelevadas de un compuesto químico.
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Diagrama general
ON2 NO2 SO2O2
2 2
CO2
SO2
SO3 H OO2
N2H2O3 H2ONO
2 2
Moléculas
Separador electromagnético
Cámara de fotoionización
cargadas CO2
electromagnéticofotoionización
NO
NONO2
SOSO
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SO2SO3
Sector Magnético
La separación mediante sector magnético fueLa separación mediante sector magnético fue ensayada a mediados del siglo XX con elevado coste en una escala de gramos.
+ +
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Cuadrupolo
Son separadores que requieren alto vacío para funcionar eficientemente. Su diseño está enfocado a separaciones a escala mínima.
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Separación electrostática
+
+
+
+
Era necesaria una aproximación compatible con las cantidades de materia producidas y que no
t lt t d f i i trepresentase un alto coste de funcionamiento.
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Precedentes bibliográficos
Existen pocos intentos similares para separar gases a presión atmosférica. T b j li i ñTrabajan para eliminar pequeñas impurezas
Ito et al., Aerosol and Air Quality Research, Vol. 4, No. 1, pp. 91-104, 2004
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Impulso de las partículas
4 AireN2N2
2
3
orrie
nte
(µA
)
0
1
C
0 200 400 600 800 1000 1200Voltaje (V)
Estudio del comportamiento del sistema con los diferentes parámetros de funcionamiento.
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Trabajo sin vacío
El trabajo a presión cercana a la atmosférica j pimplica limitaciones en la evolución de los iones durante su separación.
+
1
+
0,0001
0,01
11,00E-07 1,00E-04 1,00E-01 1,00E+02
+
1E-10
1E-08
0,000001
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1E 10
Movimiento de los iones
El sistema debe aprovechar al máximo el tiempoEl sistema debe aprovechar al máximo el tiempo de trabajo, por lo que es necesario observar el la evolución temporal de los iones.
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Conclusiones
Disponemos de un prototipo capaz deDisponemos de un prototipo capaz de ionizar y transportar dichos iones a las zonas esperadas del espacio.
Estudiaremos su capacidad para llevar a cabo la separación química y su coste ycabo la separación química y su coste y rentabilidad futura.
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Atmosféricos por Ionización yAtmosféricos por Ionización y Magnetismo y su Aplicación a la
Captura de CO2.
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