Diseño de proceso: Captura de dióxido de carbono y producción de carbonato de sodio en la industria cementera y de la cal

Abstract

Las emisiones de dióxido de carbono por parte de las industrias cementera y de la cal ascienden a 1,4 [Mton] anuales, correspondientes al 19% del total de emisiones del sector industrial. Estas emisiones se diferencian de las de otras industrias por tratarse de emisiones inevitables: no pueden ser reemplazadas por procesos con energías más renovables, ni procesos alternativos, ni evitadas mediante una optimización del proceso existente. Lo anterior se debe a que la principal fuente de emisiones de CO2 en estas industrias es la calcinación de caliza, que genera al menos 440 [kg] de este gas por cada tonelada de piedra calcinada, sin contar la quema de combustible para generar la energía necesaria. A pesar de esto, estos procesos presentan una oportunidad para la solución del problema ya que la práctica totalidad de los gases contaminantes es emitida desde un mismo punto: las chimeneas de los hornos donde ocurre la calcinación. Adicionalmente, cabe destacar que, si bien el objetivo final de la calcinación de caliza no es el mismo en ambos procesos, la composición de los gases de salida de los hornos es prácticamente la misma, por lo que es posible pensar en una solución aplicable para ambas industrias. En ese contexto, se propone un proceso que captura el dióxido de carbono de la corriente de gases y, previa limpieza y enfriamiento, lo inyecta en una solución de amoniaco y cloruro de sodio en agua: la solución resultante circula en un ciclo en que se le añade sucesivamente amoniaco y cloruro de sodio para retirar, mediante precipitación, cloruro de amonio y bicarbonato de sodio. El cloruro de amonio debe ser secado para obtener una pureza de 97%, mientras que el bicarbonato de sodio debe ser calcinado para producir carbonato de sodio con una pureza de 99%. El cloruro de amonio es utilizado en la industria agrícola, sea como fertilizante(...).