Innovación en la captura de CO2: Diseño de un sistema con membranas de fibra hueca para gases de la industria textil

Abstract

El aumento del CO₂ atmosférico se remonta a la Revolución Industrial, cuando el auge de la actividad industrial provocó un incremento en las emisiones de gases de efecto invernadero. Aunque los efectos de estas emisiones no fueron comprendidos de forma inmediata, con el tiempo se hicieron cada vez más evidentes. No fue hasta finales del siglo XX cuando comenzó a consolidarse una mayor conciencia sobre la necesidad de adoptar prácticas industriales más sostenibles. En las últimas décadas, las emisiones de CO₂ han mantenido una tendencia ascendente, con descensos temporales en 2009 y 2020, motivados por crisis económicas y a la pandemia de COVID-19. Sin embargo, la posterior recuperación de la actividad industrial ha generado un nuevo repunte, alcanzándose niveles históricos en los últimos años. En este contexto, el desarrollo y la optimización de tecnologías de captura de CO₂ representan uno de los principales retos para el futuro del sector industrial, con el claro propósito de preservar el medio ambiente. Entre las distintas tecnologías disponibles, las membranas destacan como una alternativa especialmente prometedora frente a los métodos tradicionales. Estas membranas operan mediante mecanismos físicos y químicos que permiten separar los gases en función de gradientes de presión y diferencias en la difusividad molecular. Pueden clasificarse en membranas poliméricas, no poliméricas o híbridas, y su rendimiento —en términos de selectividad y permeabilidad— depende tanto de sus propiedades intrínsecas como de las condiciones operativas del sistema. El presente Trabajo de Fin de Grado (TFG) se centra en el desarrollo de un sistema de captura de CO₂ para gases de la industria textil utilizando una membrana polimérica de polidimetilsiloxano (PDMS). A lo largo del estudio, se modificarán distintas condiciones de operación con el objetivo de analizar su influencia en el comportamiento del sistema. Además de los ensayos experimentales, se realizarán diversos cálculos para evaluar el rendimiento de la membrana y avanzar en el conocimiento de esta tecnología, que, aunque aún se encuentra en una fase incipiente, se perfila como una herramienta clave en los procesos de descarbonización del futuro.

The increase in atmospheric CO₂ dates to the Industrial Revolution, when the rise of industrial activity led to a surge in greenhouse gas emissions. Although the effects of these emissions were not immediately understood, they gradually became more evident over time. It was not until the late 20th century that a greater awareness began to emerge regarding the need to adopt more sustainable industrial practices. In recent decades, CO₂ emissions have shown an upward trend, with temporary declines in 2009 and 2020 due to economic crises and the COVID-19 pandemic. However, the subsequent recovery of industrial activity has triggered a new surge, reaching historic levels in recent years. In this context, the development and optimization of CO₂ capture technologies represent one of the main challenges for the future of the industrial sector, with the clear purpose of preserving the environment. Among the various available technologies, membranes stand out as a particularly promising alternative to traditional methods. These membranes operate through physical and chemical mechanisms that allow gases to be separated based on pressure gradients and differences in molecular diffusivity. They can be classified as polymeric, non-polymeric, or hybrid membranes, and their performance—in terms of selectivity and permeability—depends both on their intrinsic properties and on the system’s operating conditions. This final degree project focuses on the development of a CO₂ capture system for gases from the textile industry using a polydimethylsiloxane (PDMS) polymeric membrane. Throughout the study, different operating conditions will be modified to analyze their influence on the system's behavior. In addition to experimental tests, various calculations will be carried out to evaluate the membrane's performance and advance the understanding of this technology, which, although still in its early stages, is emerging as a key tool in future decarbonization processes.