Estudio de reducción de emisiones GEI a través del uso de tecnología CAC en una planta cementera

Abstract

RESUMEN A nivel mundial, el cambio climático cuyos efectos son más perceptibles desde hace unas décadas, se ha convertido en uno de los grandes problemas que el hombre tiene que afrontar y solventar con urgencia para frenar las consecuencias que éste pueda ocasionar para el desarrollo de la vida. Relacionado con este problema, se ha demostrado cómo diferentes procesos de producción industrial conllevan la emisión elevada de gases de efecto invernadero (en adelante GEI) a la atmósfera, convirtiéndose de esta manera en uno de los actores principales del efecto denominado “calentamiento global” y especialmente del aumento en la concentración en la atmósfera del dióxido de carbono, CO2. En general, una de las primeras acciones que se está llevando a cabo actualmente para la reducción de GEI es el consumo de energías renovables en detrimento de combustibles fósiles como el carbón y los derivados del petróleo, entre otros. Debido a que el cambio hacia un modelo de energías renovables es un proceso lento en el tiempo, de manera paralela se están desarrollando nuevas alternativas como apoyo al freno en la reducción de GEI emitidos a la atmosfera. Dentro del conjunto de éstas, una de las más fiables es la Captura y Almacenamiento de CO2 (en adelante CAC). En el presente trabajo fin de grado, se llevará a cabo un análisis de las tecnologías de captura (CAC), la cual puede ser aplicada en los procesos de producción como son la precombustión, oxicombustión y postcombustión. Después de este análisis previo, se realizará un estudio de aplicación a una instalación tipo cementera, eligiendo y justificando una de esas técnicas de captura, para finalmente comparar los resultados obtenidos con una situación de referencia sin dicha tecnología, demostrando que la instalación de una tecnología CAC en una planta de referencia de cemento, en concreto la denominada CAP, captura en postcombustión con amoniaco enfriado, es viable desde el punto de vista técnico, económico y medioambiental para su aplicación en cuanto a una reducción considerable de emisiones GEI en una planta cementera. Se realiza una evaluación técnico-económica de la tecnología CAP, calculándose indicadores clave de rendimiento, como el equivalente de CO2 evitado, el consumo específico de energía primaria (SPECCA), el coste del clínker (COC). El coste del CO2 evitado se calcula en función de diferentes escenarios de precios de CO2 en el marco de la comercialización de derechos en Europa (EUA).

ABSTRACT The effects of global climate change have become increasingly perceptible over the past couple of decades. It has become one of the biggest challenges facing humankind and demands urgent solutions to avoid potentially catastrophic consequences to human life as we know it. It has already been proven that many industrial processes are accompanied by high levels of greenhouse gas emissions, (GHG). Emissions of these gasses into the atmosphere – and especially the increase of atmospheric CO2, carbon dioxide, concentrations - are the main driver of the process called “global warming”. One of the main actions being taken at present to reduce GHG emissions is investing in renewable energy production to decrease fossil fuel consumption, which includes carbon or petroleum products as well as many others. As the transformation to a renewable energy model is proving to be a slow process, alternative methods are being developed to support this transition in order to minimise GHG emissions. One of the most promising and reliable methods being developed is Carbon Capture and Storage, CCS. This paper presents a documentary analysis of CCS, which is applied to production processes such as precombustion, oxyfuel and postcombustion. After the analysis, the application of this technology in a cement plant is examined. The specific technology in question is Chilled Ammonia Process (CAP) in postcombustion. Finally, the results obtained in this study are compared with the data for a reference situation in which no such technology is used. The goal is to show that CAP is a viable technology from a technological, economic and environmental perspective which can be applied in a cement plant in order to considerably reduce GHG emissions. The techno-economic and environmental evaluation of CAP technology includes the calculation of various key performance indicators, such as the equivalent CO2 emissions avoided, specific primary energy consumption for CO2 avoided, specific primary energy consumption per CO2 avoided (SPECCA) and cost of clinker (COC). The cost of CO2 has been calculated according to several CO2 prices scenarios, which are within the EU emissions trading system (EU ETS) framework.