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Evaluación de la prefactibilidad técnico-económica y ambiental para la producción de hidrógeno azul mediante procesos de gasificación a partir de biomasa residual

Resumen

Con el objetivo de mitigar el impacto ambiental derivado de los combustibles fósiles y alcanzar la sostenibilidad energética promoviendo una economía circular, por consiguiente, disminuir emisiones de gases de efecto invernadero, se propone el acoplamiento de un sistema de gasificación de biomasa con captura de CO_2 para producir hidrógeno de bajo carbono como vector de energético. Utilizando Aspen Plus V12.1 para la simulación, el proceso comienza con el pretratamiento de raquis de palma el cual pasa a través de los siguientes procesos: molienda, secado, torrefacción y peletización. Se diseña un gasificador dual de pellets de EFB seguido de un craqueo catalítico del alquitrán y una reacción de reformado con vapor de agua con el objetivo de aumentar la proporción de H_2 a CO en el gas de síntesis. Posteriormente, se estudian dos alternativas de captura (DEPG y MEA) con el objetivo de obtener hidrogeno azul y eliminar el CO_2 de la corriente de gas de síntesis. Finalmente, se modela un sistema de PSA para obtener H_2 con una pureza del 99.9%. La etapa de pretratamiento y densificación la biomasa parte desde una composición inicial C:46.47%,H:6.22%,O 42.25% a (C 54.10,H 6.09,O 28.67). Además, el Poder Calorífico Superior (HHV) del pellet de EFB es de 20.8 MJ/Kg en comparación con 18.5 con la biomasa sin tratar. Utilizamos vapor como agente gasificante y los gasificadores operan a 800°C. El gas de síntesis resultante tiene una concentración porcentual volumétrica de (CO 20.0,CO_2 28.2,H_2 44.2,〖CH〗_4 5.9). Estimamos un costo nivelado del hidrógeno (LCOH) de 3.04 USD/Kg, el costo nivelado de captura de carbono para MEA y DEPG de tal forma que se obtuvo (LCOC) y el CO_2 evitado (LCCA) de 92 USD/t CO_2 y 183 USD/t CO_2 y para MEA y (LCCA) son de 59 USD/t 〖CO〗_2 y 119 USD/t CO2 para DEPG. Al final, estimamos las emisiones de Kg CO_2 por Kg H_2 producido por medio de la metodología del Potencial de Calentamiento Global y comparamos con el reformado de metano de origen fósil con la planta estudiada.