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Autoabastecimiento con una pequeña huella

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Nuevas tecnologías en la producción de nitrógeno

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La autoproducción in situ es una forma ecológica y al mismo tiempo económica de suministrar nitrógeno. Con las nuevas tecnologías de recuperación de hidrógeno y calor, el balance puede mejorarse aún más.

En las industrias química, petrolera y del gas, el nitrógeno (N2) se utiliza como gas inerte y de proceso para evitar incendios y explosiones, así como oxidaciones indeseables. Los generadores de nitrógeno permiten a las empresas producir el gas in situ. Con la ayuda de la tecnología de adsorción por oscilación de presión (PSA), el oxígeno y el CO2 se adsorben del aire ambiente y se garantiza la producción de un flujo continuo de N2 en la cantidad y calidad deseadas.

El factor aire comprimido como mayor palanca

El aire comprimido necesario para ello se genera mediante compresores, un proceso que consume mucha energía, ya que una parte importante de la cantidad de electricidad suministrada se convierte en calor. Esta cantidad de calor puede utilizarse de forma descentralizada en un concepto de calor residual de generación de gas para sustituir a los combustibles fósiles en el suministro de calor (y frío). Al utilizar el calor residual, no sólo se puede suministrar gas de forma económica, sino que también se puede reducir de forma permanente la huella de CO2 de la empresa.

¿Qué opciones concretas tienen las empresas para reducir su huella de CO2 al producir su propio nitrógeno y, al mismo tiempo, ahorrar energía y costes? Cuando se produce nitrógeno en la propia empresa utilizando la tecnología PSA, el compresor de aire es el mayor consumidor de energía para proporcionar la cantidad necesaria de aire comprimido. El llamado factor de aire comprimido indica qué volumen de aire comprimido se necesita para producir un volumen igual de nitrógeno (por ejemplo, con una pureza del 99,999%). Por lo tanto, la mayor palanca para reducir la huella de CO2 es reducir la necesidad de aire comprimido.

El hidrógeno reduce los niveles de oxígeno

Gracias a la optimización del diseño anterior de la tecnología PSA, se ha logrado una reducción significativa del factor de aire comprimido desde 2017. Sin embargo, esto solo fue un paso intermedio, ya que el desarrollo del sistema Nkat de Inmatec y la adición de hidrógeno permitieron reducir aún más el factor de aire comprimido. Con la ayuda del catalizador de hidrógeno Nkat, el nitrógeno "en bruto" (pureza del 99,5 - 99,9%) obtenido a través del generador de nitrógeno se enriquece con diminutas cantidades de hidrógeno y se convierte catalíticamente, lo que reduce el contenido de oxígeno residual y se puede alcanzar una pureza de 5,0 o superior. De este modo, se pueden producir mayores cantidades de nitrógeno de alta pureza con una necesidad de aire comprimido significativamente reducida (factor de aire comprimido a partir de 2,9), con lo que se puede ahorrar hasta un 70% de la cantidad de energía utilizada en las anteriores tecnologías PSA.

El calor residual puede utilizarse

Otra forma de reducir la huella de carbono en la autoproducción de nitrógeno es utilizar el calor residual que puede recuperarse del compresor de aire. Las tecnologías de recuperación de calor permiten utilizar el calor residual resultante en forma de aire caliente o agua caliente para calentar las habitaciones y para el calentamiento del proceso. Tanto los compresores de tornillo como las centrales térmicas de aire comprimido son adecuados para ello. Utilizando tecnologías especiales para la combinación de calor, electricidad y refrigeración, también es posible convertir en frío el calor generado por la central térmica de aire comprimido. El exceso de calor que no se puede utilizar en verano, por ejemplo, se puede emplear para refrigerar salas y procesos. Utilizando el calor residual, se pueden sustituir en las empresas industriales los combustibles fósiles habituales, como el gas natural, el GLP o el petróleo, lo que tiene un efecto positivo en la huella directa de CO2.

La financiación pública crea incentivos

La Oficina Federal de Economía y Control de las Exportaciones (BAFA) apoya a las empresas en este tipo de iniciativas promoviendo la eficiencia energética y el calor de proceso procedente de energías renovables en la economía. El factor decisivo para el cálculo es el ahorro de CO2 resultante que se consigue con la inversión. Dependiendo del tamaño de la empresa, la financiación asciende a entre 500 y 700 euros por tonelada de CO2 ahorrada anualmente. Para ello, se compara el consumo de energía de un sistema de ahorro de energía con un sistema "normal" de generación de nitrógeno.

Un ejemplo: Si el ahorro de CO2 conseguido asciende a 154 t, la empresa obtiene una financiación BAFA de 107.800 euros. Esto se paga a la empresa como una subvención no reembolsable. La empresa descrita en este ejemplo sigue reduciendo sus costes en un 55%, teniendo en cuenta los costes del hidrógeno, con lo que ahorra permanentemente 63.000 euros al año. El uso de tecnología de recuperación de calor adicional también puede reducir los costes de calefacción. En este caso, este ahorro asciende a otros 18.400 euros al año. En total, hay una reducción de costes económicos de 81.400 euros al año. Así, los sistemas modernos de autogeneración de nitrógeno pueden contribuir a reducir los costes y, al mismo tiempo, la huella de CO2.

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