La tecnología Power-to-X (PTX) tiene como objetivo el almacenamiento de energía (preferentemente renovable) en productos químicos. Dichos productos pueden usarse luego como combustibles o como moléculas plataforma para otras síntesis químicas. Por tanto, esta tecnología juega un papel fundamental incrementando la fracción renovable del mix energético en línea con los objetivos de la UE para la reducción de emisiones de gases con efecto invernadero.
La producción de H2 por electrólisis de agua para PTX es una tecnología madura disponible comercialmente que puede ser usada durante los periodos valle de consumo de energía renovables.
Por otro lado, el CO2 es una fuente de carbono desaprovechada por lo que el uso combinado de H2 renovable y CO2 añade un importante plus al proceso PTX ya que el CO2 asociado a las emisiones de gases de efecto invernadero es reintegrado contribuyendo a la economía circular y la descarbonización. Esta es la idea central que guía la presente propuesta. En particular, se trata de llevar a cabo las siguientes reacciones: hidrogenación de CO2 a metano (también llamada metanación de CO2 o reacción de Sabatier), la reacción reversa Water-Gas-Shift (activación del CO2 y ajuste de la relación H2/CO), síntesis de biocombustibles (dimetil éter y SFT) y producción de ácido acético. Estas reacciones ofrecen notables retos químico-ingenieriles en aspectos como: i) desarrollo de catalizadores multifuncionales adecuados; ii) gestión térmica de reacciones fuertemente exotérmicas; iii) control de la selectividad en reacciones múltiples en serie por acción conjunta de la temperatura, el tiempo de residencia, la formulación del catalizador y el diseño del reactor. El conocimiento adquirido por el consorcio en los proyectos previos (MAT2006-12386, ENE2009-14522, ENE2012-37431 y ENE2015-66975) nos permite proponer de una manera sólida y fundamentada el uso de catalizadores y reactores estructurados para superar estos retos.
Por tanto, el objetivo fundamental de esta propuesta es el estudio de sistemas catalíticos estructurados para reacciones relevantes del proceso Power-To-X con CO2 (CO2-PTX). Por otro lado, esperamos que la intensificación que aportan los sistemas estructurados sobre metales y los patrones de flujo desarrollados en sistemas como espumas de poro abierto jueguen papeles determinantes en el control de la temperatura y la selectividad de la reacción. En este sentido se estudiarán diferentes arquitecturas de sustrato junto a las variables principales como la densidad de celda o poro, el espesor de película catalítica o la aleación metálica del sustrato. Finalmente, para aproximarnos a la aplicación industrial de estos sistemas CO2-PtX se considerará la valorización de CO2 presente en corrientes diluidas como los gases de combustión. Esto supone nuevos retos debido a la baja concentración de CO2, altos caudales volumétricos y efectos negativos de otros componentes (H2O, SOx, etc.) en la actividad y estabilidad de los catalizadores. Se investigarán nuevas formulaciones de catalizadores junto con estrategias avanzadas de adsorción-desorción-reacción de CO2 sobre los sustratos estructurados estudiados.
Globalmente, el proyecto se estructurará en forma matricial con tareas transversales de cada grupo basadas en sus líneas de especialización (modelado, estructuración y caracterización avanzada) junto a reacciones concretas de cada laboratorio que conformarán las tareas longitudinales del proyecto
