Membranas basadas en biopolímeros para la separación de CO2 y CH4: estrategias de optimización para procesos multietapa

Abstract

La purificación de biogás mediante membranas representa una tecnología clave para mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero (GHG), promoviendo a su vez el principio de economía circular ya que genera energía de manera más sostenible a través de residuos. Sin embargo, las membranas comerciales disponibles actualmente presentan limitaciones en su selectividad y permeabilidad, lo que requiere la implementación de procesos multietapa para lograr elevadas purezas y recuperaciones. Aunque la tecnología de membranas es respetuosa con el medioambiente, es necesario potenciar su sostenibilidad durante la etapa de síntesis, utilizando materiales derivados de fuentes naturales. En esta tesis se aborda el diseño de membranas sostenibles para la separación de mezclas de CO2 y CH4, y la simulación y optimización de un proceso de separación en tres etapas utilizando estas membranas para alcanzar determinadas especificaciones de calidad de los productos. Ambas estrategias se complementan para lograr una solución eficiente y respetuosa con el medioambiente.

Membrane-based biogas purification is a key technology to mitigate greenhouse gas (GHG) emissions while promoting the principle of circular economy as it produces energy from waste in a more sustainable way. However, currently available commercial membranes have limited selectivity and permeability, requiring the implementation of multi-stage processes to achieve high purity and recoveries. Although membrane technology is environmentally friendly, it is necessary to enhance its sustainability during the synthesis stage, using materials derived from natural sources. This thesis is directed towards the design of sustainable membranes for CO2 and CH4 separation, and the simulation and optimization of a three-stage separation process using these membranes to reach certain quality product specifications. Both strategies complement each other to achieve an efficient and environmentally friendly solution.