Del gas de combustión a la materia prima: obtener carbono a partir del CO₂ de la incineración de residuos

El CO₂ de la incineración de residuos podría servir en el futuro como insumo para productos industriales, en lugar de liberarse a la atmósfera. Investigadores del Karlsruher Institut für Technologie (KIT) preparan, junto a sus socios, la aplicación del proceso NECOC, que transforma el CO₂ de los gases de escape en productos de uso industrial. El Ministerio Federal de Economía y Energía de Alemania (BMWE) financia los trabajos con más de cinco millones de euros.

En las plantas de tratamiento térmico de residuos del grupo EEW se generan emisiones de CO₂, tanto fósiles como biogénicas, a pesar de la optimización continua de los procesos y de los aumentos de eficiencia. En el proyecto de investigación NECOC 2.0 (siglas de «No Emissions through converting Carbon diOxide to Carbon», es decir, sin emisiones al convertir dióxido de carbono en carbono), el KIT estudia junto a EEW y otros socios cómo capturar el CO₂ directamente de los gases de combustión ya depurados para luego aprovecharlo como material. Los resultados servirán de base para planificar una implementación a escala industrial.

«El manejo de las emisiones inevitables es una cuestión decisiva tanto para una protección climática exitosa como para la plaza económica», afirma el profesor Thomas Hirth, vicepresidente de Transferencia e Internacionalización del KIT. «Con NECOC 2.0 acercamos un paso decisivo a la aplicación práctica una solución desarrollada en el KIT».

«La captura de CO₂ es para nosotros un componente esencial del futuro del aprovechamiento térmico de residuos. Por eso invertimos de forma focalizada en investigación y desarrollo. Como coordinador del consorcio, aportamos nuestra experiencia industrial al proyecto NECOC 2.0 y estudiamos con nuestros socios cómo capturar el CO₂ de los gases de combustión y utilizarlo como materia prima», explica Timo Poppe, CEO de EEW Energy from Waste.

Del CO₂ a un producto de valor

En el proceso NECOC, desarrollado en el KIT, el CO₂ capturado reacciona primero con hidrógeno para formar metano. Este fluye luego por un reactor con estaño líquido, donde se descompone en sus componentes: carbono e hidrógeno. El hidrógeno regresa a la metanización, mientras que el carbono se obtiene como un polvo fino que puede sustituir al carbono fósil en aplicaciones industriales. «Queremos capturar el CO₂ y convertirlo directamente en una materia prima utilizable», afirma el Dr. Benjamin Dietrich, del Instituto de Ingeniería de Procesos Térmicos (TVT) del KIT, quien desarrolló de manera decisiva el proceso NECOC. «El proceso abre la perspectiva de reducir las emisiones de CO₂ del aprovechamiento térmico de residuos y, al mismo tiempo, proveer carbono para aplicaciones industriales».

De la investigación a la planta piloto

Las distintas etapas del proceso ya se han investigado a diferentes escalas. En proyectos anteriores, el KIT demostró la viabilidad técnica de convertir CO₂ en carbono sólido con el proceso NECOC. Una planta combinada construida en 2020 en el Instituto de Tecnología Energética Térmica y Seguridad (ITES), en su Laboratorio de Metales Líquidos de Karlsruhe (KALLA), integró la metanización y la pirólisis del metano y produjo carbono microgranular a partir de CO₂. Además, desde 2026 se desarrollan los proyectos de transferencia NECOC-BW (financiado por el estado de Baden-Wurtemberg) y CO₂DCC (financiado por el estado de Renania del Norte-Westfalia), en los que se elaboran conceptos de aplicación del proceso NECOC para grandes fundiciones de hierro, bajo condiciones muy específicas de cada emplazamiento.

Con NECOC 2.0, los socios del proyecto dan ahora el siguiente paso: quieren probar la cadena de proceso con CO₂ proveniente directamente de una corriente real de gases de combustión industriales y conectarla con una unidad de captura para formar una planta continua. Para ello desarrollan un concepto para la construcción del proceso completo. Además, los participantes evalúan si el carbono obtenido es adecuado, por ejemplo, para fabricar productos industriales como electrodos de baterías o materiales de construcción.

Sobre NECOC 2.0

En el proyecto de investigación NECOC 2.0 participan el KIT, con el Instituto de Ingeniería de Procesos Térmicos y el Instituto de Tecnología Energética Térmica y Seguridad, además de EEW y el Instituto Fraunhofer de Tecnologías y Sistemas Cerámicos IKTS. EEW investiga y prueba la captura de CO₂ en su sitio de Eschbach; el KIT trabaja en la metanización y la pirólisis del metano para producir carbono sólido. Los investigadores del IKTS estudian la fijación electroquímica del CO₂ en forma de carbonatos de calcio y magnesio. El Ministerio Federal de Economía y Energía financia el proyecto colaborativo con más de cinco millones de euros en total.