La UE se ha fijado ambiciosos objetivos de reducir a cero las emisiones netas de gases de efecto invernadero para 2050. El cumplimiento de estos objetivos depende, en parte, de la disponibilidad de tecnologías fiables y rentables.
Con este reto en mente, nos complace anunciar el lanzamiento del proyecto UP-TO-ME (Unmanned-Power-to-Methanol-production), financiado por la UE, en noviembre del año pasado. El ambicioso objetivo del proyecto UP-TO-ME es desarrollar una tecnología revolucionaria que utilice y mejore fuentes puntuales de CO₂ descentralizadas (por ejemplo, procedente de digestión anaerobia y plantas depuradoras de aguas residuales) para producir combustibles renovables.
El concepto UP-TO-ME se basa en un proceso híbrido que combina la captura de CO₂ con la síntesis a metanol en una planta totalmente autónoma y sin personal. El proceso consta de reactores impresos en 3D y columnas diseñadas mediante dinámica de fluidos computacional (CFD) muy avanzada. El sistema de control, totalmente automatizado, con capacidad de autoaprendizaje y auto optimización, permite la producción de metanol en condiciones cambiantes mediante la combinación de modelos dinámicos de la planta e inteligencia artificial. El objetivo de UP-TO-ME: proporcionar un control autooptimizado incluso para el funcionamiento sin conexión a la red es muy complicado y aún no se ha conseguido en ningún sitio para plantas comparables. La capacidad de una planta remota para adaptarse a condiciones límite variables, como la disponibilidad de energías renovables (por ejemplo, a partir de previsiones meteorológicas) o la disponibilidad de CO₂ de una fuente fluctuante, abrirá posibilidades no previstas para la producción distribuida.
El concepto UP-TO-ME se basa en un proceso híbrido que combina la captura de CO₂ con la síntesis a metanol en una planta totalmente autónoma y sin personal
La realización con éxito de este proyecto requiere un sólido enfoque interdisciplinar. Se ha formado un consorcio internacional con especialistas en tecnologías de procesos (VTT Technical Research Centre of Finland Ltd., Instituto de Tecnología de Karlsruhe KIT, Global Omnium Medio Ambiente S.L.), ciencias de los materiales (VTT, KIT), automatización (KIT), modelos de procesos y CFD (cloudfluid, KIT, VTT), propulsión marina (Universidad Aristóteles de Salónica, VTT), evaluación tecno-económica/análisis del ciclo de vida y cálculo (Universidad Aristóteles de Salónica), así como actividades de difusión y explotación (Isle Utilities Ltd). Actualmente, se está creando en KIT una empresa derivada que se desarrollará a partir de la ejecución con éxito del proyecto (ICODOS).
El consorcio está dispuesto a introducir un cambio revolucionario en la producción descentralizada de electricidad a partir de metanol para aplicaciones difíciles de electrificar, como embarcaciones. El proyecto se basa en una novedosa tecnología de materiales y de producción, un funcionamiento autónomo mejorado mediante inteligencia artificial y procesos totalmente integrados, y permitirá el uso de CO₂ procedente de fuentes puntuales utilizando energía renovable disponible localmente, lo que hará que la producción de metanol a pequeña escala sea competitiva económicamente por primera vez.
Declaraciones de algunos participantes del consorcio
Matti Reinikainen (coordinador del proyecto en VTT): "VTT se enorgullece de coordinar el proyecto UP-TO-ME, que encaja perfectamente en la estrategia de VTT, cuyo objetivo es reunir personas, ciencia y tecnología para resolver los mayores retos del mundo. El consorcio UP-TO-ME está utilizando las últimas innovaciones en fabricación, modelado, automatización y aprendizaje automático para nuevos procesos y conceptos que, con el tiempo, se convertirán en productos sostenibles para la industria europea, generando crecimiento, empleo y bienestar".
Leonidas Ntziachristos (Universidad Aristóteles de Salónica): "El nuevo proceso va a producir metanol renovable que se someterá a extensas pruebas experimentales para comprobar su idoneidad como combustible marino. Este trabajo constituirá una base excelente para la estandarización en Europa de un nuevo combustible, algo necesario para su adopción generalizada, que ayudará al sector naval a reducir sustancialmente sus emisiones de GEI. Además, el análisis del ciclo de vida cuantificará y justificará las reducciones en cuanto a demanda de energía primaria, emisiones de GEI e impacto medioambiental del proceso UP-TO-ME en comparación con los procedimientos actuales en el sector marítimo. El éxito de la prueba de concepto tras la ejecución de un caso práctico en el archipiélago griego mejorará los medios de vida de zonas escasamente pobladas y remotas como las dispersas islas griegas, en las que la utilización del biogás es actualmente limitada, mientras que el exceso de electricidad renovable a menudo se desperdicia debido a la ausencia de consumidores, especialmente durante los meses de invierno. Además, aparecerán nuevas oportunidades de negocio en estas zonas, junto con ofertas de empleo especializado para apoyar esta tecnología".
Max Gaedtke (cloudfluid): "En cloudfluid estamos muy ilusionados por aportar conocimientos de dinámica de fluidos y creación de prototipos digitales al proyecto UP-TO-ME. Aprovecharemos la dinámica de fluidos computacional (CFD) de alta fidelidad para comprender, mejorar y acelerar el desarrollo de columnas de reactores impresos en 3D en metal. Dada la mayor libertad de diseño que proporciona la fabricación aditiva, pero el conocimiento aún limitado del rendimiento de estos diseños, es fundamental poder evaluar digitalmente el rendimiento del cada diseño por adelantado. Con este proyecto, esperamos contribuir a un tipo de transporte marítimo más eficiente en el uso de los recursos a largo plazo”.
"Nos alinearemos con el Pacto Verde Europeo para alcanzar el objetivo de la UE de alcanzar la neutralidad climática en 2050" (Blanca Antízar, Isle Utilities)
La herramienta de cloudfluid basada en el método Lattice Boltzmann (LBM) utiliza un procesador gráfico (GPU) de alto rendimiento en la nube para agilizar y hacer más precisos el análisis de fluidos computacional y, al mismo tiempo, reducir las emisiones de carbono de los propios cálculos, ejecutando nuestros innovadores algoritmos en hardware altamente eficiente. Por tanto, nuestro objetivo es proporcionar simulaciones cuyas emisiones de CO₂ sean neutras a finales de este año, mediante la compensación de las emisiones que no se puedan reducir".
Feliu Sempere Nácher (Global Omnium): "Estamos seguros de que este proyecto es una buena oportunidad y un ejemplo de la transición que están experimentando las plantas depuradoras de aguas residuales para convertirse en plantas de recuperación de recursos. En UP-TO-ME se diversificará y aumentará la producción de biocombustible mediante la transformación del biogás en biometano. Esto permitirá aportar a la red de gas natural, a la vez que el contenido de CO₂ eliminado se valorizará como metanol verde. El metanol también puede intensificar las sinergias con otros sectores, ya que además de evaluar su idoneidad como combustible marino dentro del proyecto, el metanol es un precursor de diferentes productos químicos de uso en sectores estratégicos, por lo tanto, también es posible fomentar la circularidad y la bioeconomía. Por lo tanto, esperamos un alto impacto de los resultados de UP-TO-ME en el funcionamiento de las plantas depuradoras de aguas residuales y sinergias con otros sectores".
Blanca Antizar (Isle Utilities): "La estrategia de comunicación, difusión y explotación de UP-TO-ME para una rápida integración de soluciones innovadoras UP-TO-ME en el mercado proporcionará nuevos modelos de negocio para la digestión anaerobia y las plantas depuradoras de aguas residuales, reforzando la competitividad de la UE, la sostenibilidad, la eficiencia de los recursos y la seguridad de los recursos, impulsando la cooperación entre investigadores, emisores biogénicos de CO₂ y usuarios finales de los resultados del proyecto. Nos alinearemos con el Pacto Verde Europeo para alcanzar el objetivo de la UE de alcanzar la neutralidad climática en 2050 y promover un escenario de economía circular para ser ampliamente replicado".
Francisco Vidal (KIT ICODOS): "En UP-TO-ME, KIT tiene como objetivo la prueba de concepto de una planta Power-to-Methanol totalmente automatizada, la primera de su clase. Se trata de un avance fundamental para permitir la producción descentralizada de combustibles renovables y productos químicos y, por tanto, un paso más hacia una economía circular".
