Gás renovável a partir de hidrogénio e CO₂
Nova instalação de metanização por sorção na Empa
Em 16 de junho, a Empa inaugurou a sua nova fábrica de metanização. O projeto de investigação Move-MEGA é o primeiro a demonstrar a chamada metanização reforçada por sorção à escala piloto - uma tecnologia desenvolvida na Empa que torna o processo de produção de energia para gás mais flexível e robusto. O metano sintético produzido pode servir como um vetor de energia renovável, substituindo o gás natural fóssil. Em combinação com a pirólise do metano, também é possível produzir hidrogénio negativo em termos de CO₂ a partir do mesmo.
A nova unidade de metanização da Empa, move-MEGA, reúne componentes centrais da transição energética: Produz metano a partir de hidrogénio renovável e CO₂, com um foco deliberado no aumento da flexibilidade de carga do processo - uma vantagem crucial para a utilização de fontes de eletricidade renováveis flutuantes. A inovadora instalação de demonstração mostra como a energia solar renovável pode ser convertida diretamente em hidrogénio através da eletrólise e, em seguida, juntamente com o CO₂ capturado do ar ambiente, processado em metano sintético - pronto para ser alimentado na rede de gás. A integração direta destes processos num único local é única.
Uma nova abordagem: flexibilidade de carga e eficiência
No centro da nova fábrica está um processo denominado metanação melhorada por sorção, em que os grânulos de zeólito com tamanhos de poro definidos servem como suporte do catalisador. Estas pastilhas adsorvem a água produzida como subproduto durante a metanação, alterando o equilíbrio químico a favor da formação de metano. Como resultado, o processo pode ser operado a pressões e temperaturas mais baixas, e o metano produzido pode ser utilizado diretamente ou injetado na rede de gás sem pós-tratamento elaborado.
Um aspeto fundamental do desenvolvimento deste novo processo foi a gestão térmica: Para garantir o funcionamento contínuo, são necessários pelo menos dois reactores, alternando entre a produção de metano e a regeneração/secagem. Para esta etapa de secagem, é essencial uma gestão térmica sofisticada, que permita que o calor residual da metanação seja removido do reator ou armazenado no leito do catalisador. A equipa da Empa, liderada por Florian Kiefer e Andreas Borgschulte, passou mais de cinco anos a desenvolver esta tecnologia, desde a investigação fundamental, passando por instalações à escala laboratorial, até um demonstrador funcional.
"Graças à metanação reforçada por sorção e à gestão térmica avançada, atingimos taxas de conversão elevadas e uma flexibilidade de carga significativamente maior do que com os métodos convencionais. Isto torna a tecnologia especialmente atractiva para o acoplamento direto com centrais fotovoltaicas ou eólicas", explica Florian Kiefer, líder do projeto move-MEGA.
Do metano sintético a um sumidouro de CO₂ - novos caminhos na proteção do clima
O demonstrador de conversão de energia em gás também integra uma unidade de Captura Direta de Ar (DAC), permitindo que o CO₂ necessário para a metanização seja obtido diretamente do ar ambiente. Isto cria a condição prévia para emissões negativas de CO₂: Numa etapa subsequente, o metano pode ser dividido através da pirólise do metano em carbono sólido e hidrogénio, como demonstrado nos actuais projectos de investigação da Empa. O carbono sólido serve então como um sumidouro de CO₂ a longo prazo e pode ser utilizado em materiais de construção como o betão ou o asfalto. O hidrogénio pode ser utilizado como portador de energia para aplicações industriais de alta temperatura que atualmente dependem de combustíveis fósseis e são difíceis de eletrificar. Está atualmente em curso um projeto de demonstração em colaboração com a Associação para a Descarbonização da Indústria (VzDI) em Zug.
"A metanização combinada com a pirólise do metano abre um caminho para combinar o fornecimento de energia renovável com a remoção permanente de CO₂ da atmosfera. Isto permite emissões negativas de CO₂", explica Christian Bach, iniciador do projeto move-MEGA e chefe do laboratório de Transportadores de Energia Química e Sistemas de Veículos da Empa.
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