CENER valorizará el CO₂ del gas residual de pirolisis rápida sometido a hidrotratamiento catalítico en el proyecto ABATE

En el marco del proyecto ABATE del programa Horizonte Europa, CENER, en su Centro de Biorefinería y Bioenergía BIO2C, valorizará el CO₂ procedente del bioaceite de pirólisis rápida sometido a hidrotratamiento catalítico, mediante una bioconversión a metano con un cultivo mixto.

La seguridad energética es un aspecto clave para la Unión Europea, ya que busca reducir la dependencia de las importaciones de combustibles fósiles mientras avanza hacia un sistema energético sostenible. La volatilidad de los mercados energéticos globales, junto con las tensiones geopolíticas, pone de manifiesto la necesidad de contar con fuentes de energía resilientes y diversificadas. Los vectores energéticos intermedios, como el bioaceite, la biomasa torrefactada y el biogás, representan una alternativa renovable prometedora al mejorar la capacidad de almacenamiento, transporte y uso de los combustibles derivados de biomasa, además de facilitar su integración en la infraestructura energética existente.

Por este motivo, el proyecto ABATE del programa Horizonte Europa tiene como objetivo demostrar la integración de tecnologías termoquímicas y bioquímicas para valorizar biomasa en productos intermedios avanzados, de base biológica, neutros en carbono y con costes competitivos, capaces de sustituir directamente a los hidrocarburos fósiles en las refinerías convencionales. El consorcio ABATE se basa en la investigación previa llevada a cabo en el proyecto BioMates de Horizonte 2020, que validó un proceso de valorización en dos etapas para biomasa lignocelulósica a un nivel de madurez tecnológica (TRL) 5. Esto proporciona una base sólida para demostración tecnológica adicional en el marco del proyecto ABATE.

En mayor detalle, la biomasa lignocelulósica residual se convierte inicialmente en bioaceite de pirólisis rápida (FPBO) y biocarbón. El CO₂ producido durante el proceso de fabricación del FPBO será capturado y convertido en metanol, lo que permitirá reducir las emisiones de gases de efecto invernadero de la etapa de pirólisis. Posteriormente, el FPBO se estabiliza en un intermediario avanzado de base biológica de alta calidad, que puede ser introducido directamente en las unidades de refinería convencionales. La estabilización se llevará a cabo mediante un único paso de hidroprocesamiento, habilitado por un novedoso sistema catalítico que incorpora varios sistemas y diseños innovadores, y se integra eficientemente con la producción de hidrógeno verde y la captura y utilización biológica de carbono (CCU) a través de la biometanización.

El objetivo de CENER en este proyecto es tratar toda la corriente residual de H₂ del reactor de hidrodesoxigenación (HDO) y convertir al menos el 90% del CO₂ en metano dentro de un reactor de lecho fijo. El nivel de madurez del bioreactor de lecho fijo se demostró en el proyecto BIOMETANOGÉNESIS, donde el bioreactor fue diseñado, construido y operado con éxito a un nivel TRL 5. Posteriormente, en el proyecto Advanced Biofuel Development Laboratory, el bioreactor fue ampliado, resultando en un reactor totalmente automatizado con una mayor capacidad de procesamiento de CO₂ y capaz de controlar con precisión y consistencia diversos parámetros como temperatura, presión, caudales y concentraciones de gases. La operación de este bioreactor se demostrará en TRL 6 dentro del proyecto ABATE. Esta transformación del CO₂ se lleva a cabo mediante una bioconversión a metano con un cultivo mixto, un proceso en el cual se pretende estudiar:

• La evolución de los microorganismos a través de una adaptación específica al sustrato gaseoso, así como a los contaminantes, logrando así: una reducción en el tiempo de arranque de la producción, al tiempo que se incrementa el rendimiento y se reduce el posible impacto inhibidor de los componentes presentes en el sustrato gaseoso.
• La optimización de la operación en un reactor de lecho fijo (TBR), adaptando los microorganismos a la presión de trabajo, observando el efecto de la relación H₂/CO₂, el tiempo de retención de gas (GRT) y otros parámetros como el pH y la temperatura.
• El escalado del proceso de biometanación en un TBR de 100 L de capacidad, realizando tres pruebas de 30 días cada una.

Después de 6 meses de ejecución del proyecto, el estado de desarrollo alcanzado hasta ahora por CENER en relación a la evolución de los microorganismos productores de metano con el gas residual del HDO es extremadamente positivo. Por un lado, se ha evaluado que no se ha detectado inhibición debido a la presencia de posibles inhibidores como H₂S, etano, propano, butano, pentano, etc., que son concomitantes con la generación del gas residual del HDO durante la hidrogenación del bioaceite derivado de la pirólisis. Por otro lado, se ha demostrado que los microorganismos productores de metano pueden crecer a partir con muy bajo contenido de CO₂ (2.5% v/v), presente en el gas residual del HDO, mientras producen metano. En este punto del desarrollo, se están llevando a cabo más investigaciones con ensayos continuos, con el objetivo de hacer evolucionar los microorganismos metanogénicos para mostrar un mejor comportamiento con el gas residual del HDO.

Gracias al proyecto de investigación y desarrollo ABATE, CENER refuerza su compromiso con la innovación, la sostenibilidad y la mejora de la descarbonización energética, posicionándose como un referente en biorefinería aplicada a los retos globales.

ABATE, financiado por Horizonte Europa, comenzó oficialmente sus actividades el 1 de septiembre de 2024 y tendrá una duración de cuatro años. El consorcio, coordinado por CERTH, está compuesto por 14 socios de 10 países (BP Europa; Topsoe; Fraunhofer UMSICHT Oberhausen; IFEU; Imperial College London; Greenovate! Europe; RISE; Pyrocell; Vinci Technologies; RE-CORD; CENER, University of Chemistry and Technology Prague).