Integración de captura y utilización de dióxido de carbono en corrientes de biogás con regeneración química y membranas BMED: escalado y análisis económico

Abstract

Este trabajo viene motivado por los buenos resultados que se obtuvieron en estudios anteriores. El objetivo de este trabajo consiste en la realización de un estudio tecnoeconómico del proceso de valorización de biogás mediante la absorción del dióxido de carbono con un compuesto alcalino, el hidróxido sódico, y la posterior regeneración química de este. Para ello, se precipitará el dióxido de carbono atrapado del biogás en forma de carbonato mediante el empleo de precipitadores como son el cloruro cálcico o magnésico, generando de esta forma el compuesto alcalino mediante una serie de etapas posteriores. Se estudiará de esta manera la viabilidad del proceso que fomenta la economía circular. Se realizará un recorrido por las distintas técnicas de captura de dióxido de carbono a través del estado del arte de la producción de biogás, exponiendo así las bases para la elección del método de captura de este compuesto mediante una disolución alcalina en una torre de absorción. Se analizarán distintos escenarios: en el primero de ellos no se considererá la implantación de un sistema que permita la instauración del concepto de economía circular, en el segundo se considerarará instaurar una economía circular de forma parcial; y en el tercero se pretende conseguir un sistema completamente inlcuido en el concepto de economía circular. De esta forma se procederá al análisis de la influencia del factor de la economía circular en este tipo de plantas, de manera que se podrá realizar un análisis exhaustivo de la rentabilidad económica de estas plantas mediante el método del flujo de caja descontado (FCD) Dentro de estos tres escenarios, el estudio se realizará sobre distintos tamaños de planta, para analizar así si alguno de ellos puede llegar a una rentabilidad económica óptima mediante subsidios o ventas de subproductos. Los tamaños seleccionados para el estudio serán de 100, 250, 500 y 1000 m3 /h de biogás, de acuerdo con los tamaños estándares de plantas de producción de biogás en Europa. Finalmente se darán unas conclusiones sobre la rentabilidad económica del proceso en base a los cálculos realizados.

This work is carried out motivated by the good results obtained in a previous project. The objective of this work is to carry out a techno-economic study of the biogas recovery process through the absorption of carbon dioxide with an alkaline compound, sodium hydroxide, and subsequent chemical regeneration of this. To do this, the carbon dioxide trapped from the biogas will be precipitated in the form of carbonate by using precipitators, calcium or magnesium chloride, and the alkaline compound can be regenerated through a series of subsequent steps. In this way, the viability of a process that promotes the circular economy is studied. A tour is made of the different carbon dioxide capture techniques through the state of the art of biogas, exposing the bases for the choice in this case of the capture of this compound by means of an alkaline solution in an absorption tower. Different scenarios will be analyzed: In the first, no circular economy is implemented; in the second, a partial circular economy is established; and in the third, the circular economy is complete. In this way, it is possible to analyze how the circular economy factor influences these types of plants and thus be able to carry out an exhaustive analysis of the economic profitability of these plants using the discounted cash flow method (DCF). Within these three scenarios, said study is carried out on different plant sizes, in order to analyze if any of them can reach an optimal economic profitability through subsidies or by-product sales. These sizes will be 100, 250, 500 and 1000 m3 /h of biogas, in accordance with the standard sizes of biogas production plants in Europe. Finally, some conclusions will be given on the economic profitability of the process based on the calculations made during this work.