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En una unidad de combustión de investigación a escala de la Ohio State University, los ingenieros están probando una tecnología de carbón limpio que aprovecha la energía del carbón químicamente, sin quemarla. En este caso, el estudiante de doctorado Elena Chung (izquierda) y estudiante de maestría Samuel Ayham (derecha) de trozos de carbón a lo largo de la pantalla con carbón pulverizado (botella, centro) y los granos de óxido de hierro (botella, derecha) que permiten que la reacción química. Foto por Jo McCulty, cortesía de Ohio State University.

Nueva tecnología de carbón Sillas Energía sin quemarse, se acerca a escala piloto para el Desarrollo 

COLUMBUS, Ohio, una nueva forma de tecnología limpia del carbón alcanzó un importante hito recientemente, con el buen funcionamiento de un sistema de combustión de investigación a escala de la Ohio State University. La tecnología está ahora listo para la prueba en una escala mayor.

Para 203 horas continuas, la unidad de combustión del Estado de Ohio calor producido a partir de carbón, mientras que la captura de 99 por ciento del dióxido de carbono producido en la reacción.

Liang-Shih Fan

Liang-Shih Fan , profesor de ingeniería química y biomolecular y director de Clean Ohio State Laboratorio de Investigación del Carbón, fue pionero en la tecnología llamada Carbón-Direct Looping Química (CDCL), que químicamente aprovecha la energía del carbón y eficaz contiene el dióxido de carbono producido antes de que pueda ser liberado a la atmósfera.

"En el sentido más simple, la combustión es una reacción química que consume oxígeno y produce calor", dijo Fan. "Por desgracia, también produce dióxido de carbono, que es difícil de captar y malo para el medio ambiente. Así que encontramos una manera de liberar el calor sin quemarse. Nos controlar cuidadosamente la reacción química de modo que nunca el carbón se quema-se consume químicamente, y el dióxido de carbono está totalmente contenido en el interior del reactor. "

Wang Dawei, un investigador asociado y uno de los líderes de los equipos del grupo, describió los beneficios potenciales de la tecnología. "La planta de escala comercial CDCL realmente podría promover la independencia energética. No sólo podemos utilizar los recursos naturales de Estados Unidos, como el carbón Ohio, pero podemos mantener nuestro aire limpio y estimular la economía con empleos", dijo.

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"Nos controlar cuidadosamente la reacción química de modo que nunca el carbón se quema-se consume químicamente, y el dióxido de carbono está totalmente contenido en el interior del reactor."

Aunque los laboratorios de todo el mundo están tratando de desarrollar una tecnología similar para convertir directamente el carbón a la electricidad, laboratorio de Fan es único en la forma en que procesa los combustibles fósiles. El grupo de Ohio State típicamente estudia carbón en las dos formas que ya están comúnmente disponibles para la industria de la energía: el carbón triturado "materia prima", y gas de síntesis derivados del carbón.

El combustible último se ha estudiado con éxito en un segundo sub-piloto de investigación escala de unidades, a través de un proceso similar, llamado gas de síntesis química Looping (SCL). Ambas unidades se encuentran en un edificio en Columbus Ohio State campus, y cada uno está contenido en un cilindro de metal de 25 pies de alto aislamiento que se asemeja a un agua de muy alta casa tanque calentador.

Sin otro laboratorio ha dejado de funcionar una unidad química de carbón directo bucle siempre y cuando el estado de Ohio laboratorio hizo en septiembre pasado. Pero a medida que el estudiante de doctorado Elena Chung explicó que el experimento podría haber continuado.

"Hemos elegido voluntariamente para detener la unidad. En realidad, podría haber corrido más, pero honestamente, fue una decisión mutua por el Dr. Fan y los estudiantes. Fue una semana larga y agotadora en la que todos los turnos compartidos ", dijo.

Fan de acuerdo en que el experimento de nueve días fue un éxito. "En los dos años que hemos estado funcionando las plantas sub-piloto, nuestro CDCL y unidades SCL han alcanzado un total combinado de 830 horas de funcionamiento, lo que demuestra claramente la fiabilidad y operatividad de nuestro diseño", dijo.

En cualquier momento dado, las unidades de cada producto sobre 25 kilovatios térmica, es decir, energía térmica, que en una planta de energía a gran escala se utiliza para calentar el agua y vuelta a las turbinas a vapor que generan electricidad.

Los investigadores están a punto de llevar su tecnología a un nivel superior: una planta piloto a gran escala está en construcción en elDepartamento de Energía de EE.UU. de Nacional Captura Cente r en Wilsonville, AL. Set para iniciar sus operaciones a fines de 2013, la planta producirá 250 kilovatios térmicos que utilizan gas de síntesis.

La clave de la tecnología es el uso de cuentas de metal pequeñas para transportar el oxígeno al combustible para estimular la reacción química.Para CDCL, el combustible es carbón que ha sido molido en un polvo, y las cuentas de metal están hechos de materiales compuestos de óxido de hierro. Las partículas de carbón son alrededor de 100 micrómetros de diámetro, aproximadamente el diámetro de un cabello humano-y las partículas de hierro son más grandes, de unos 1.5-2 milímetros de diámetro. Chung comparó los dos tamaños diferentes de polvos de talco y el helado asperja, aunque la mezcla no es tan colorido.

El carbón y el óxido de hierro se calienta a altas temperaturas, donde los materiales reaccionan entre sí. El carbono de la hulla se une con el oxígeno del óxido de hierro y crea dióxido de carbono, que se eleva en una cámara donde es capturado. Hierro caliente y cenizas de carbón se quedan atrás. Debido a que las partículas de hierro son mucho más grandes que la ceniza de carbón, que se separan fácilmente de la ceniza, y se entregan a una cámara donde la energía térmica que normalmente se aprovecha de la electricidad. La ceniza de carbón se elimina del sistema.

El dióxido de carbono se separa y se puede reciclar o secuestrado para el almacenamiento. Las partículas de hierro se exponen al aire en el interior del reactor, de modo que se conviertan en reoxidaron ser utilizado de nuevo. Las perlas pueden ser re-utilizado casi indefinidamente, o reciclado.

Como el proceso de captura casi todo el dióxido de carbono, se superen los objetivos que el DOE ha establecido para el desarrollo de energías limpias. Las nuevas tecnologías que utilizan combustibles fósiles no debe elevar el coste de la electricidad más del 35 por ciento, al tiempo que captura más del 90 por ciento del dióxido de carbono resultante. Sobre la base de las pruebas actuales con las plantas a escala de investigación, Fan y su equipo creen que pueden alcanzar o superar dicho requisito.

El DOE financiado esta investigación, y empresas colaboradoras incluyenBabcock & Wilcox Power Generation Group, Inc. ; CONSOL Energy Inc., y Clear Skies Consulting, LLC.