Implementación de un sistema de captura de CO2 basado en tecnología de membranas de polisulfona

Abstract

Para lograr mitigar los efectos del cambio climático, es necesario reducir urgentemente las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). En este contexto, la separación de CO2 con membranas ha demostrado ser una estrategia prometedora, ofreciendo beneficios energéticos, medioambientales y económicos (Arias Lugo, S., 2024). Sin embargo, el desafío reside en desarrollar materiales de membrana que optimicen el equilibrio entre permeabilidad y selectividad. Los materiales poliméricos, en particular, han demostrado ser una opción destacada debido por su alta resistencia térmica y química, lo cual es esencial para hacer frente a potencial degradación de la membrana ante altas temperaturas y presiones durante prolongados periodos de tiempo, así como composiciones de gases particulares (Arias Lugo, S., 2024). En este sentido, muchas plantas piloto que utilizan tecnología de membranas emplean membranas comerciales de origen polimérico (Arias Lugo, S., 2024). El objetivo principal de este Trabajo de Fin de Grado es estudiar, a escala de laboratorio, la influencia del caudal y composición, así como el gradiente de presión en una membrana de polisulfona. Los estudios se realizarán con una corriente de gases sintéticos que simulan el gas de postcombustión (N2/CO2) emitido en la industria. Se experimentará con diferencias de presión de 2-4 bar, mezclas con composición de CO2 de 0,5, 5, 8 y 12% y caudales de 300, 367, 417, 650, 800 y 1000 mL/min. La membrana utilizada es el modelo MCH1006A de Airrane®, que, siendo de tipo fibras huecas, ha demostrado mejores resultados en comparación con otras configuraciones (Shiravi et al., 2024)

To mitigate the effects of climate change, there is an urgent need to reduce greenhouse gas (GHG) emissions. In this context, the separation of CO2 with membranes has proven to be a promising strategy, offering energy, environmental and economic benefits (Arias Lugo, S., 2024). However, the challenge lies in developing membrane materials that optimize the balance between permeability and selectivity. Polymeric materials, in particular, have proven to be an outstanding option due to their high thermal and chemical resistance, which is essential to deal with potential membrane degradation under high temperatures and pressures for prolonged periods of time, as well as particular gas compositions (Arias Lugo, S., 2024). In this sense, many pilot plants that use membrane technology use commercial membranes of polymeric origin (Arias Lugo, S., 2024). The main objective of this Final Degree Project is to study, on a laboratory scale, the influence of flow and composition, as well as the pressure gradient in a polysulphone membrane. The studies will be carried out with a stream of synthetic gases that simulate the post-combustion gas (N2/CO2) emitted in industry. Pressure differences of 2-4 bar, mixtures with CO2 composition of 0,5, 5, 8 and 12% and flow rates of 300, 367, 417, 650, 800 and 1000 mL/min will be experimented with. The membrane used is Airrane's® MCH1006A model, which, being of the hollow fiber type, has shown better results compared to other configurations (Shiravi et al., 2024)