El carbón es abundante y barato, pero quemarlo es un asunto sucio. Esta semana investigadores de la Universidad Ohio State (EE.UU.) han anunciado un hito en el desarrollo de una forma mucho más limpia de usar la energía que contiene el carbón, un proceso denominado bucle químico que tiene el potencial de reducir o eliminar una amplia gama de contaminantes, incluyendo el dióxido de carbono y los óxidos de nitrógeno que forman los hongos de contaminación que cubren las ciudades.

Una versión de la tecnología ha estado en marcha durante una semana en una planta de prueba de 25 kilovatios, según han informado los investigadores, esto supone el periodo más largo en que un proceso de este tipo ha estado en marcha. Esta prueba llevada a cabo con éxito despeja el camino para escalar la tecnología a una prueba de un megavatio que se está planeando en colaboración con la empresa de energía Babcock and Wilcox.

En las plantas eléctricas de carbón convencionales, el carbón se pulveriza para convertirlo en un fino polvo que se quema en aire y produce el vapor que moverá las turbinas. Este proceso da lugar a llamas a altas temperaturas que generan el contaminante óxido de nitrógeno, y el dióxido de carbono que se generado es difícil de aislar y capturar porque solo representa una pequeña fracción de los gases de combustión.

En el bucle químico el carbón no entra en contacto con el aire, sino que se expone a materiales que contienen oxígeno como el óxido de hierro. El cabrón reacciona con estos materiales y la energía que contiene rompe la unión entre  el oxígeno y el hierro. La reacción produce un gas de dióxido de carbono prácticamente puro y metal de hierro (junto con el mineral wüstita). Se genera electricidad al retirar el hierro de la cámara de reacción y arde, es decir, se le permite reaccionar con el oxígeno del aire. Esto libera el calor que producirá el vapor.

Este rebuscado proceso tiene al menos dos ventajas. Por un lado produce un flujo puro de dióxido de carbono que es fácil capturar y está listo para ser enterrado. Y por otro, al quemar el hierro en el aire se generan temperaturas más bajas que no producen óxido de nitrógeno.

Inicialmente el proceso se sugirió como forma de mejorar la eficiencia de las plantas eléctricas. Ahora la esperanza es que podría suponer, si se aplica a gran escala, una de las formas más baratas de reducir las emisiones de dióxido de carbono, aumentando muy poco con el coste de la electricidad.

Un método alternativo para producir flujos de dióxido de carbono puros es quemar carbón en oxígeno puro, pero el equipo para producir oxígeno puro es caro.

Liang-Shih Fan, profesor de ingeniería química y biomolecular en la Universidad Ohio State afirma que su proceso podría ser barato. Explica que otros han tenido dificultades para usar óxido de hierro por su capacidad limitada para transportar oxígeno, pero él ha desarrollado un nuevo tipo de reactor que potencia la capacidad práctica de portar oxígeno el óxido de hierro, disminuyendo la cantidad de material necesaria y mejorando el coste económico del método.

Los investigadores de Ohio State también están investigando otra versión de bucle químico en la que el carbón se gasifica y la combinación resultante de gases de hidrógeno y monóxido de carbono, denominados gas de síntesis o sintegas, reacciona con el óxido de hierro (ver "Uso de óxido para capturar el CO2 de las plantas de carbón"). Ya se ha empezado a construir una planta piloto de 250 kilovatios para probar este método. Las nuevas pruebas presentadas por la Universidad Ohio State eliminan el paso de la gasificación usando carbón pulverizado en vez de sintegas, así que el método podría ser más barato.

El trabajo está financiado por el Laboratorio Nacional de Tecnologías Energéticas (NETL en sus siglas en inglés) del Departamento de Energía de Estados Unidos, que ha ayudado a desarrollar la tecnología de fractura hidráulica que hay detrás del boom actual del gas natural en Estados Unidos. NETL también está financiando otro estudio sobre bucle químico que usa sulfato de calcio en vez de óxido de hierro. Esta tecnología, que está desarrollando Alstom, se probó en una planta de tres megavatios el año pasado. El trabajo de la Universidad Ohio State está en una fase anterior, pero Fan afirma que su método podría necesitar mucho menos material, con lo cual sería mucho más práctico.