OPTIMIZACION DE MOTORES USANDO HIDROGENO COMO COMBUSTIBLE PARA LA DESCARBONIZACION GLOBAL

2022

AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION

INV. COMPETITIVA PROYECTOS

Benajes Calvo Jesus Vicente

El cambio climático es una de las preocupaciones más críticas de la sociedad moderna. Por ello, existen acuerdos internacionales que buscan reducir las emisiones de CO2, ya que éste es uno de los gases de efecto invernadero (GHG) más importantes. La presente propuesta pretende evaluar el camino hacia la descarbonización en los motores de combustión interna mediante el uso de hidrógeno producido a partir de residuos. El proyecto se articula en dos subproyectos, y con ambos se busca cubrir un ámbito más amplio del uso del hidrógeno. El subproyecto 1 usa motores de encendido provocado (MEP), que funcionan con hidrógeno puro. El objetivo principal es doble: por un lado, obtener conocimientos básicos sobre los procesos que tienen lugar en un motor alimentado con hidrógeno (formación de la mezcla, encendido, autoencendido, formación de contaminantes) y, por otro, establecer los principales requisitos del motor para obtener todo el potencial de este combustible. Para lograr estos objetivos, se emplearán tanto herramientas experimentales como numéricas, cubriendo la caracterización del combustible (con una Máquina de Compresión-Expansión Rápida, junto a cálculos de cinética química) así como su evaluación en el motor (con un motor monocilíndrico, en paralelo con cálculos CFD). Por otra parte, el subproyecto 2 usa motores de encendido por compresión (MEC) que funcionan con mezclas de hidrógeno y biocombustible de aceite de microalgas, ambos combustibles procedentes de residuos orgánicos. El objetivo principal es establecer cómo valorizar los residuos orgánicos urbanos, así como evaluar el impacto de la utilización del hidrógeno verde obtenido a partir de dichos residuos. Por un lado, la valorización de éstos se centrará en la obtención de biolubricantes y biohidrógeno mediante pirólisis. Se estudiarán las propiedades y su idoneidad. Por otro lado, la evaluación del impacto del uso de hidrógeno verde + biocombustibles de aceite de microalgas en los motores de combustión interna incluirá la caracterización del tamaño, distribución y composición de las partículas, así como las emisiones de ruido y la calidad del mismo. En cuanto al interés por producir combustibles a partir de residuos orgánicos, es importante tener en cuenta que la correcta gestión de los residuos producidos a nivel urbano, industrial y agrícola es un enorme reto al que se enfrenta nuestra sociedad. Según la FAO, sólo en España se generan anualmente unos 7,7 millones de toneladas de residuos alimentarios, y el 57% acaban en un vertedero. Cada kilo de este residuo libera a la atmósfera alrededor de 1,6 kg de CO2, lo que equivale al 8% del total de GHG. Por lo tanto, los residuos orgánicos contribuyen significativamente al cambio climático, y la valorización de estos residuos es más que interesante para luchar contra este problema. A modo de resumen, con ambos subproyectos, se evaluarán diferentes plataformas de generación de energía (motores MEP y MEC), ya sea con hidrógeno puro o mezclado, y se evaluará un esquema de economía circular para el hidrógeno, obteniendo este combustible a partir de residuos orgánicos urbanos. Por último, cabe destacar que ambos subproyectos finalizarán con un estudio de evaluación del ciclo de vida, para comparar la alternativa desarrollada con cualquier otro combustible en motores, e incluso con el hidrógeno en pilas de combustible (subproyecto 1); y para demostrar la sostenibilidad de la biorrefinería propuesta (subproyecto 2).