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La gran red nacional sobre transición energética que lidera el CSIC de Asturias con más de cien científicos

l La plataforma interdisciplinar, que maneja un presupuesto de 38 millones de euros, busca unir fuerzas para hacer una rápida transferencia del conocimiento a la empresa | El Incar, en Oviedo, encabeza dos proyectos de la alianza: una batería de vanadio de 50 kW para almacenar energía a gran escala, y nuevas técnicas de captura de CO2

En primer término, Laura del Carmen García, sosteniendo el fieltro de carbono y el colector de corriente para la batería de flujo redox de vanadio, y detrás Clara Blanco, Ricardo Santamaría, Zoraida González y Alejandro Concheso.

El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) de Asturias coordina una red millonaria de investigadores procedentes de todo el país sobre transición energética. El Instituto de Ciencia y Tecnología del Carbono (Incar), situado en La Corredoria, en Oviedo, dirige a 25 grupos de investigación –cada uno especializado en un campo diferente– que tienen como misión construir un “futuro libre de emisiones”. Para ello, cuentan con una financiación de casi 38 millones de euros. La química asturiana Clara Blanco es la científica que está al frente de esta gran plataforma interdisciplinar, que, entre cosas, busca una rápida transferencia de conocimiento a la empresa. “Lo pequeño no sabemos sin funciona a gran escala. Y lo que necesita el sector privado es que salgamos del laboratorio y nos acerquemos a las condiciones reales”, explican Blanco y los investigadores del Incar Ricardo Santamaría y Juan Carlos Abanades. Y eso es justamente lo que están haciendo a través de esta alianza, que contempla desde el diseño de un demostrador de una batería de vanadio de 50 kW hasta la construcción de una hidrogenera en una estación de servicio de Zaragoza.

En la plataforma trabajan hoy en día un centenar de científicos –de 15 centros del CSIC– agrupados en cinco áreas temáticas: generación renovable, almacenamiento eficiente de energía, descarbonización industrial, tecnologías del hidrógeno y electrificación. Dentro de ellas hay varios proyectos en marcha, dos de ellos liderados también desde Asturias, que suman un presupuesto de 6,41 millones. Se trata de fabricar un demostrador de una batería de flujo redox de vanadio de 50 kW para almacenar energía eléctrica a gran escala –para un hospital o una explotación ganadera, por ejemplo–, y desarrollar nuevas técnicas para la industria del cemento y del acero para capturar CO2 utilizando óxido de calcio o hidróxido de calcio.

El demostrador de una batería de flujo redox de vanadio de 10 KW.

Batería de vanadio de 50 kW

El primer proyecto está ya muy avanzado. De hecho, el pasado mes, los investigadores presentaron en el Instituto de Carboquímica de Zaragoza, con asistencia de la presidenta del CSIC, la asturiana Rosa Menéndez, un prototipo de batería de flujo de vanadio de 10 kW. El acto, abierto al tejido empresarial, fue todo un éxito. “Las empresas vieron que podemos hacer algo grande y que ellas lo pueden aplicar”, resalta Ricardo Santamaría, el científico a la cabeza de esta iniciativa. Y más grande que será, porque el objetivo es hacer un demostrador de 50 kW. “El reto es facilitar la integración de los sistemas de generación de energía renovable, la eólica o la solar, en la red eléctrica. El problema es que las renovables son discontinuas y esa variabilidad la red eléctrica la soporta mal. Así que se tratar de desarrollar sistemas de almacenamiento que limpien la señal”, explica Santamaría. Y ahí es donde entra la batería de flujo redox de vanadio, que no solo tiene interés para grandes infraestructuras sino también para el ámbito doméstico. Por ejemplo, detalla, para “saber cuánta energía estás generando y cuándo consumirla”.

En el proyecto están involucrados ocho grupos diferentes de investigación especializados en los siguientes campos: materiales de electrodos, membranas, electrolitos, fluido-dinámica e ingeniería de montaje y control. El poder de la plataforma es precisamente ese: que junta a expertos de distintos ámbitos y, encima, con un fuerte respaldo económico. El equipo de Ricardo Santamaría es puntero en materiales de electrodos y se ocupa de diseñar los fieltros de carbono que se usan como electrodos. La batería de vanadio está compuesta por múltiples celdas –se llaman stacks– y cada una de ellas están hechas con la unión de un electrodo, una membrana y otro electrodo. “Por dentro tiene que fluir el electrolito –una sustancia que se descompone en iones–. Lo más complejo de todo es sellarlo y que no haya fugas. Aunque también es importante que todos los materiales funcionen. Esto es como una orquesta”, detalla el químico asturiano.

Las baterías de vanadio son el futuro, pero también tiene competidores. El principal: las baterías de ion litio, que son las que se emplean para los coches eléctricos. Las de vanadio no son competitivas en la automoción, porque tiene, según precisa Ricardo Santamaría, como principal inconveniente la densidad de energía. Es decir, necesita mucho espacio de almacenamiento, algo que no tiene un coche. “Sería competitiva para alimentar un hospital o una granja”, apunta. A cambio, es una tecnología muy flexible que tiene capacidad para almacenar energía a gran escala, como la necesaria para estabilizar una red eléctrica; tiene menos problemas de generación que el ion litio; y un ciclo de vida más largo que su principal competidor. “20.000 ciclos de carga y descarga frente a 1.500 de la batería de ion litio”, dice. Hay un inconveniente más y común a ambas baterías, que son la falta de materiales. “No hay suficiente litio ni vanadio. Así que hay que desarrollar nuevos componentes”, señala. El Incar ya está en ello, en concreto, haciendo pruebas con electrolitos de hierro.

Captura de CO2

El segundo proyecto dirigido desde Asturias es el del grupo de Captura de CO2, del investigador Juan Carlos Abanades. En realidad, el proyecto es triple. Pero antes de entrar en detalle, Abanades pone en contexto. “La captura de CO2 se ha desarrollado muchísimo para el sector carbón, pero todo eso está muerto ahora en Europa. En el ámbito del sector eléctrico, el problema de generación está casi resuelto con las renovables. Sin embargo, hay sectores, como el del cemento o del acero, en los que es imposible no emitir CO2. Sin emitir carbono no hay acero y mucho menos cemento”, profundiza. Y el desafío no es menor. “Las emisiones de proceso solo del cemento y de la cal son superiores al de todo el sector de la aviación antes del covid: más del 5% de las emisiones mundiales”, aporta como dato. En consecuencia, hay que buscar formas de captura de CO2 para evitar dichas emisiones, y una es emplear óxido de calcio e hidróxido de calcio como sorbentes, campo en el que los investigadores asturianos son referentes mundiales. “Se trata de redirigir todo lo que habíamos hecho para el sector carbón o fósil”, dice Abanades.

El grupo de Captura de CO2: por la izquierda, Yolanda Álvarez, Montse Rodríguez, Carlos Abanades, María Elena Diego, Borja Arias, Mónica Alonso, José Ramón Fernández, Lucas Fernández, Fernando Fuentes, Heidi White, Alberto Méndez y Roberto García.

La primera de las investigaciones integradas dentro de este gran proyecto es estudiar cómo adaptar a estos nuevos fines la planta piloto de captura de CO2 de la Pereda, que no funciona desde 2018. La segunda consiste en construir una instalación anexa al edificio del Incar para probar nuevos procesos de captura de óxido de calcio patentados por el CSIC recientemente, donde se desacopla la etapa de captura (por carbonatación) de la etapa de regeneración (dando CO2 puro en la calcinación). Y la tercera es la expansión de un proyecto europeo que se desarrollará e ArcelorMittal y en la que se podrá estudiar, gracias a la financiación de la plataforma, un mayor número de condiciones y presiones de gases en una planta piloto con un reactor de siete metros de altura. “Nuestra esperanza es que estos pilotos luego continúen apoyando el desarrollo de estas tecnologías hacia escala comercial. Estas ideas pueden estar bien sobre el papel, pero es importante llevarlas a escalas creíbles y demostrar a las empresas que funcionan y que no hay gato encerrado”, manifiesta Abanades. Es la mejor forma de poner la ciencia al servicio de la sociedad.

Impulso para el Incar

La plataforma ha supuesto para el Incar un impulso no solo para sus líneas de investigación sino también a nivel de personal. “Hacemos con más fuerza y medios lo que ya veníamos realizando”, asegura Ricardo Santamaría. La alianza ha generado diez nuevos puestos de trabajo en el centro asturiano del CSIC. De los 37,9 millones totales de financiación, procedentes de los fondos europeos Next Generation del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia, Asturias explota de forma directa casi tres. “Algunos proyectos finalizan este año y otros lo harán en 2024, pero la idea es tratar de contactar con empresas y crear nuevas colaboraciones, y entre todos conseguir que las compañías españolas alcancen una posición relevante en el entorno europeo en energías limpias”, defiende la coordinadora, Clara Blanco. De todas las iniciativas en marcha ya hay una en fase precomercial, que es la construcción de una hidrogenera –estación de hidrógeno– en Zaragoza con gestión avanzada de la energía y generación renovable. “Esperamos que los demás proyectos sigan los mismos pasos”, confía Blanco. Esto es que: que salgan del laboratorio y se hagan realidad.

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