Captura de CO₂ en la industria cementera chilena: diseño de planta y evaluación tecno-económica

Abstract

La industria cementera es responsable de aproximadamente el 8% de las emisiones globales de CO2, debido a la combustión de combustibles fósiles y a la calcinación de la caliza. En Chile, el sector está clasificado como de difícil abatimiento en la Estrategia Climática de Largo Plazo. Este trabajo evalúa la factibilidad técnica y económica, a nivel de diseño conceptual, de un sistema de captura de CO2 post-combustión con monoetanolamina (MEA) para la Planta Antofagasta de Cementos Bío Bío S.A., seleccionada a partir del Registro de Emisiones y Transferencia de Contaminantes (RETC) por presentar la mayor emisión directa de CO2 entre las principales cementeras del país. Se desarrolló un modelo en estado estacionario en Aspen HYSYS V14 (paquete Acid Gas-Chemical Solvents, MEA al 40% p/p), dimensionado para un flujo de diseño equivalente al 50% de las emisiones de los hornos principales (41,6 tCO2/h). El sistema alcanzó una eficiencia de captura y una recuperación global de 97,8%, con un consumo específico de energía de 3,80 GJ/tCO2, comparable con los valores reportados en la literatura para sistemas de captura con MEA. El análisis de sensibilidad mostró que el desempeño del sistema depende del flujo de solvente, la concentración de CO2 y las condiciones de alimentación, considerando las especificaciones mantenidas en el desorbedor. La evaluación económica, realizada con Aspen Process Economic Analyzer y limitada a la isla de captura (sin compresión ni pretratamiento del gas), consideró 8.000 h/año de operación efectiva (325.600 tCO2/año, 45% de las emisiones anuales de los hornos) y estimó un costo de capital (CAPEX) de 11,46 millones de dólares y un costo de operación (OPEX) de 15,27 millones de dólares anuales, con un Costo Nivelado de Captura (LCOC) de 50,48 USD/tCO2, en el extremo inferior del rango internacional por el alcance acotado del CAPEX (56,1 USD/tCO2 con un factor de capital típico). El vapor representa el 65% del LCOC, y su precio y el consumo específico de energía son las variables más influyentes. Este costo supera (...).