Descripció del projecte
El cambio climático es probablemente el problema más acuciante, a nivel ambiental, al que se enfrenta la humanidad. La causa, como es sabido, es que la concentración de CO2 en aire se ha incrementado, en los últimos años, hasta alcanzar niveles no registrados con anterioridad, haciendo evidente la necesidad de desarrollar e investigar métodos capaces de purificar el aire. Ello se plantea, en el presente proyecto, a partir del uso de sólidos con elevada área y capacidad de adsorción selectiva, que permiten retener el CO2 pero no el aire. Estos sólidos son de las familias de las zeolitas y los MOFs (Metal–organic frameworks). A parte del adsorbente, la adsorción viene determinada por las condiciones de operación de temperatura, presión y humedad. Es necesario hacer circular grandes cantidades de aire para retener el CO2 minoritario, lo cual implica que una instalación dedicada expresamente a la captura de CO2 requiera un consumo energético elevado para hacer circular el aire a purificar.
En el presente proyecto se realizará un estudio experimental de la captura del CO2 directamente del aire mediante adsorción y se usarán simulaciones atomísticas y de dinámica de fluidos, para correlacionar las variables de acuerdo con los experimentos del estudio piloto. La simulación del modelo permite avanzar más rápidamente en los experimentos y reduce el número de modificaciones necesarias del dispositivo experimental y los datos experimentales nos permiten mejorar progresivamente el modelo para que se ajuste de forma fiable a la realidad. En consecuencia, el proyecto itera entre el modelo virtual y el prototipo experimental.
El prototipo se construirá y ensamblará en las dependencias de la empresa Recam Laser S.L. mientras que la parte de modelado y simulación se realizará en el ámbito universitario. El proyecto se realizará en un entorno multidisciplinario. Se requiere un candidato con perfil de ingeniero químico que trabajará conjuntamente en el montaje del dispositivo experimental con un ingeniero mecánico. En la universidad el proyecto se enmarcará en el Departamento de Ingeniería Química y Química Analítica de la Universidad de Barcelona colaborando estrechamente con profesores del Departamento de Química Física y Ciencia de los Materiales, lo que permite cubrir el proceso des de la química cuántica hasta su implementación y uso final. Los profesores participantes en el proyecto son miembros del Instituto de Química Teórica y Computacional.
El proyecto cubre las diferentes etapas de desarrollo de la unidad: concepción, cálculo y simulación, proyecto, construcción y funcionamiento de la unidad de captura de CO2 por adsorción. Su implementación práctica contribuirá además a la economía circular, puesto que el CO2 una vez separado del aire puede usarse para producir diversos productos químicos orgánicos, e.g. al igual que las plantas lo utilizan para la fotosíntesis, industrialmente su hidrogenación produce en las condiciones adecuadas puede producir metano, metanol, ácido fórmico y sus derivados. Debe destacarse que el dispositivo a desarrollar añadirá la funcionalidad de captación de CO2 a los sistemas de condicionamiento o calefacción del aire, por lo que estos dispositivos no solo harán el entorno más confortable térmicamente, sino que mejorarán la calidad del aire al retirar el CO2, contribuyendo a la lucha contra la actual emergencia climática del planeta.
