Análisis energético de la síntesis de metanol a partir de la hidrogenación de CO2 con hidrógeno verde para la producción de combustibles renovables en Barrancabermeja.

Abstract

Este trabajo presenta un análisis energético del proceso de síntesis de metanol a partir de la hidrogenación de CO₂ con hidrógeno verde, con el objetivo de evaluar su viabilidad como alternativa para la producción de combustibles renovables en Barrancabermeja, Santander, en el contexto de la transición energética y la reducción de emisiones. La metodología incluyó la evaluación del potencial energético renovable de la región (irradiancia promedio de 5.1 kWh/m²·día), la estimación de la producción de hidrógeno mediante electrólisis (SEC ≈ 50 kWh/kg H₂), y el modelado y simulación del proceso en DWSIM bajo condiciones de operación de 250 °C, 75 bar y relación H₂/CO₂ de 3:1. A partir de ello, se desarrollaron balances de masa y energía y se calcularon indicadores clave de desempeño. Los resultados muestran una producción de 374.74 kg/h de metanol (pureza >99%), con una conversión de CO₂ de 18.48% y una selectividad de 91.82%. El consumo específico de energía en la síntesis es de 10.74 kWh/kgmetanol, mientras que el consumo global, incluyendo la electrólisis, alcanza 54.20 kWh/kgmetanol, evidenciando que la producción de hidrógeno domina la demanda energética. La eficiencia energética global es de 42 %, inferior a la ruta convencional, pero consistente con procesos Power-to-Methanol. Desde el punto de vista ambiental, el proceso presenta emisiones de 0.12 t CO₂/t de metanol, lo que representa una reducción cercana al 90% frente al metanol fósil . Además, se estima una producción anual de aproximadamente 25 toneladas de metanol, limitada por la disponibilidad de energía renovable. En conclusión, el proceso es técnicamente viable y ambientalmente favorable; sin embargo, su implementación a escala industrial está condicionada por el alto consumo energético de la electrólisis.