El dióxido de carbono capturado se convierte en ácido oxálico para procesar elementos de tierras raras

¿Y si no solo pudiéramos capturar dióxido de carbono, sino convertirlo en algo útil? S. Komar Kawatra y sus estudiantes han abordado ese desafío, y están teniendo cierto éxito.

Un equipo liderado por Kawatra, profesor de ingeniería química en la Universidad Tecnológica de Michigan, sus estudiantes de doctorado, Sriram Valluri y Victor Claremboux, y el estudiante universitario Sam Root, han diseñado un depurador de dióxido de carbono. Están trabajando para convertir el dióxido de carbono que capturan en ácido oxálico, una sustancia química natural en muchos alimentos.

Root y Valluri han sido invitados a presentar su investigación en la reunión anual de la Sociedad de Minería, Metalurgia y Exploración en Denver en febrero.

El ácido oxálico es utilizado por la industria para lixiviar elementos de tierras raras de cuerpos minerales. Las tierras raras se utilizan en la electrónica como los teléfonos celulares. Las tierras raras no se producen actualmente en los Estados Unidos; China produce el 90 por ciento o más de las tierras raras en el mundo. Al producir ácido oxálico en el país, es posible extraer elementos de tierras raras de manera rentable en los EE. UU., Lo que es importante para la seguridad nacional, dijo Kawatra.

Cómo funciona un depurador de dióxido de carbono

El grupo instaló su depurador de dióxido de carbono en la planta de vapor de Michigan Tech, donde están realizando pruebas con gas de combustión real a escala de planta piloto.

La planta de vapor produce gases de combustión que contienen un ocho por ciento de dióxido de carbono. El depurador de los ingenieros químicos redujo las emisiones al cuatro por ciento y su objetivo es reducirlas por debajo del dos por ciento.

"Por debajo del dos por ciento, estamos felices", dijo Kawatra. "Por debajo del uno por ciento, estaremos muy felices".

Es una posibilidad real. "Ya lo hemos reducido a cero por ciento en el laboratorio", señaló Valluri.

En la planta de vapor, aprovechan un flujo de muestra de gases de combustión de la línea de escape principal de la caldera. El gas de combustión sale del quemador a 300-350 grados Fahrenheit. La muestra se comprime a través de un filtro que elimina las partículas y luego pasa a través de una unidad de enfriamiento antes de que entre en la parte inferior de la columna de lavado.

La ceniza de soda captura dióxido de carbono

Se bombea una solución de carbonato de sodio en la parte superior de la columna de lavado de 11 pies de altura. El gas de combustión se burbujea a través de la columna. A medida que se mueve hacia la parte superior, el carbonato de sodio o la ceniza de sosa eliminan gran parte del dióxido de carbono del gas. Kawatra y sus estudiantes monitorean constantemente la cantidad de dióxido de carbono.

"El mayor desafío es una proporción fluctuante de gases en el gas de combustión", dijo Valluri. El miembro del equipo Root elabora, "Necesita un sistema de control en cascada que mida el dióxido de carbono y manipule la cantidad de solución de lavado en consecuencia".

"Nuestros próximos desafíos son, cuánto podemos escalar el depurador y para qué podemos usar el dióxido de carbono", dice Valluri. Esto se relaciona con el otro proyecto de investigación de Valluri y Claremboux, la conversión del dióxido de carbono en productos útiles. Han podido producir ácido oxálico a partir de dióxido de carbono a escala de laboratorio.

Tech Alumnus apoya la investigación

John Simmons, ex alumno de Michigan Tech en la Academia de Ingeniería Química de Tech y presidente de Carbontec Energy en Bismarck, Dakota del Norte, apoya la investigación de Kawatra. Él dice que el ahorro para la industria de este tipo de depurador de dióxido de carbono es enorme.

El método habitual para eliminar el dióxido de carbono de las emisiones utiliza aminas, compuestos químicos a base de nitrógeno que se unen al dióxido de carbono. Pero las aminas cuestan $ 20,000 por tonelada, dijo Simmons. Los carbonatos, como la ceniza de soda que el equipo de Kawatra está usando, cuestan $ 200 por tonelada.

Simmons está entusiasmado con el potencial para producir un producto comercial a partir del dióxido de carbono capturado. "No creo que secuestrarlo en el suelo sea una buena idea", dice. "Tenemos que encontrar una manera de utilizarlo comercialmente".

La tecnología, denominada comercialmente "Proceso de captura / utilización de dióxido de carbono Clearite VI", fue patentada (Patente No. US7,919,064B2) por los inventores, S. Komar Kawatra, Tim Eisele y John Simmons, y asignada a Michigan Tech. Carbontec Energy Corporation, el patrocinador de la tecnología, es el licenciatario exclusivo a nivel mundial y planea comercializar la tecnología a través de empresas conjuntas y sub-licencias.

Simmons se complace de que Kawatra y sus estudiantes estén realizando un estudio de planta piloto de su depuradora en la planta de vapor a gas natural de Michigan Tech. "Era importante probar el proceso en condiciones reales de emisión", explica.