¿Es posible un motor térmico sin emisiones?

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El mundo está cada vez más centrado en la reducción de emisiones. Por eso, el centro de investigación español CMT-Motores Térmicos de la Universidad Politécnica de Valencia está comprometido con el desarrollo y optimización de los motores de combustión…

En septiembre del año pasado, Asepa se hacía eco de la solicitud de CMT, junto con el CSID, de la patente para un nuevo motor de combustión interna que emplea una tecnología basada en el uso de membranas cerámicas que, según explican, “elimina todos los gases contaminantes y nocivos para la salud (NOx), capturando el CO2 propio y atmosférico, licuándolo y siendo susceptible de almacenaje y recogida en las estaciones de servicio”.

Asepa ha resumido las respuestas del investigador del CMT, José Ramón Serrano, a niusdiario.es acerca del motor térmico sin emisiones, donde ha llegado a calificarlo como “superior al eléctrico”.

Parece ciencia ficción, pero este motor térmico sin emisiones existe y es español. Tal y como recogen desde Asepa, “se trata de un motor convencional, diésel o gasolina, que gracias a unas membranas cerámicas es capaz de no emitir gases ni partículas por su tubo de escape”. El único “deshecho” que produce este motor es vapor de agua y dióxido de carbono (CO2), que licuado puede ser recogido en un depósito para volver a generar combustible o para otros usos.

“Esta tecnología es superior a la del motor eléctrico y tiene muchas más ventajas que la del hidrógeno”, explica José Ramón Serrano, añadiendo que “como cualquier eléctrico es un motor cero emisiones ‘del repostaje a la rueda’, ya que no tiene ninguna emisión contaminante ni de gases ni de partículas dañinas para la salud ni para el medioambiente”.

Podría decirse que tiene lo mejor de los dos mundos, manteniendo las infraestructuras, es decir, sin tener que realizar ninguna inversión multimillonaria. Y es que este motor tiene la misma autonomía que uno térmico y también su facilidad de repostaje. Y, además, con él, se cumplen objetivos de emisiones de CO2 del Acuerdo de París y por supuesto los objetivos europeos de descarbonización del transporte.

¿Cómo funciona este motor térmico sin emisiones?

Este sistema consigue no tener emisiones, retirando el nitrógeno del aire y usando oxicombustión, “un tipo de combustión en la que se enriquece el aire con oxígeno puro para disminuir el consumo de combustible, reducción que es aún mayor si el nitrógeno se elimina completamente del aire”, señala José Ramón. Asimismo, minimiza las emisiones de dióxido de carbono y de óxidos de nitrógeno. Tiene unas membranas cerámicas que separan el nitrógeno del aire, trabajan a altas temperaturas y necesitan presión. “Ese es el escenario ideal para un motor”.

Se supone, según se recoge en la entrevista, que estas membranas tengan un precio competitivo y, aseguran que “la intención es que el coste de la membrana sustituya al coste de postratamiento”. Y es que, “la limpieza de gases de escape, eliminar NOx, partículas, eliminar monóxido de carbono, hidrocarburos… es caro, lo que supone más de un 30% del coste de un motor hoy en día”. Como ese postratamiento desaparece, deja margen para la membrana.

No hay óxidos de nitrógeno ya que no se encuentra en la mezcla que se quema (queda separado antes y se devuelve a la atmósfera), así que toda la combustión se diseña para eliminar las partículas. Por tanto, se trabaja controlando la composición del oxígeno. El aire lleva un 21% de oxígeno. Lo que sale de la cámara de combustión es CO2 y vapor de agua. Se puede poner un pequeño catalizador de oxidación para llevar a cero las emisiones de partículas. El vapor de agua se emite a la atmósfera y el CO2 se captura y se comprime en un depósito en estado líquido.

Asimismo, afirman que el vehículo podría llevar dos depósitos, uno para el combustible y otro para recoger el CO2, pero sería “más conveniente” montar un depósito de combustible tres veces mayor, pues aproximadamente “por cada tanque de combustible se generarían tres tanques de CO2 en volumen”. Es decir, “50 litros de combustible generarían 150 litros de CO2”, subraya. En ese depósito común ambos líquidos irían separados por una membrana: en una parte se encontraría el combustible y en la otra se iría recogiendo CO2. Según se vacía el combustible, la membrana se desplaza dando espacio al CO2.

Respecto a si funciona mejor con gasolina o con diésel, se ha trabajado con estos dos combustibles y sirve cualquiera. En realidad, asegura José Ramón, “habría que hablar más bien de forma de combustión”, si es de encendido por chispa (encendido provocado) o por compresión (encendido espontáneo). Así, dice, “funciona mejor en los de encendido por compresión ya que la combustión es más fácil y el frente de la llama progresa mejor”.

La economía circular del CO2

Además de eliminar las emisiones -lo cual ya es toda una revolución en sí misma-, este motor térmico tiene como idea subyacente la promoción de la economía circular del CO2. Para explicar la idea, José Ramón pone un ejemplo: “El usuario iría a la estación de servicio a repostar combustible o a vaciar tu depósito de CO2. Sería como un intercambio de CO2 puro por combustible líquido”. Teniendo en cuenta que el CO2 líquido puro tiene un precio, se generaría un mercado con diversas aplicaciones. Por ejemplo, Repsol en Bilbao ha montado una planta para producir combustible sintético. Lo van a hacer con hidrógeno verde producido con energías renovables y con CO2 como subproducto de su refinería de petróleo. “La idea es que el CO2 de los motores de combustión entre en ese circuito comercial, que los camiones que llevan combustible a las gasolineras se lleven el CO2 y que las empresas energéticas vuelvan a producir combustible sintético. Con ello se establece un recurso renovable, generando una economía circular”, continúa José Ramón.

Eso, asegura, “sostendría aún más a los motores de combustión”, pues el combustible sintético también iría a parar a los motores térmicos. Ya sólo el retirar las emisiones de CO2 tendría un retorno económico para las empresas, en bonos verdes, eludir multas por contaminar… Pero, además, “este motor limpiaría la atmósfera”, añade. Y es ahora mismo todos los combustibles térmicos incluyen biocombustibles o etanol que incluye CO2 capturado de la atmósfera por las plantas y que se quema y se reenvía al aire. Pero si ese biocombustible se retira de la mezcla, tienes unas emisiones negativas de CO2. Además, explica, “el motor es como una pequeña aspiradora de CO2 para el ambiente”.

¿En qué nivel de desarrollo se encuentra este motor?

Pese a que este motor térmico sin emisiones podría suponer un cambio significativo para el sector de la automoción, sobre todo en la época actual en la que se está demonizando a los vehículos propulsados por los motores de combustión interna y todas las legislaciones van dirigidas a la reducción de emisiones y la protección del medioambiente, hay que ver cuánto de real tiene su desarrollo hasta la fecha.

Según la entrevista con niusdiario.es, el desarrollo de este motor se encuentra en lo que se llama TRL 6 (nivel de desarrollo tecnológico seis). Ese nivel va desde 1 cuando nace la idea hasta 9 que es cuando está en el mercado. La idea se patentó y se presentó a la Agencia Valenciana de Investigación perteneciente a la Generalitat Valenciana, que dio una subvención de 150.000 euros para permitir terminar el proyecto, realizando un prototipo en gasolina y otro en gasóleo a partir de motores convencionales y usando las membranas que cede el ITQ (Instituto de Tecnología Química).

El objetivo a alcanzar es, según José Ramón, “empezar por sectores de difícil descarbonización como el transporte pesado, mercancías… y luego ir optimizando la tecnología con reducción de tamaño para llegar hasta el vehículo de pasajeros, que podría ser la última etapa”. “Todavía no está claro hasta dónde se pueden reducir sus dimensiones y ahora mismo todos los fabricantes de automóviles están a otra cosa”, debido principalmente a la presión de las exigencias de emisiones a 2030, que les está llevando a apostar por tecnologías muy electrificadas.

Por último, con respecto al precio, este no es un motor caro y puede tener el mismo precio que un motor de combustión convencional. Se ha conseguido que tenga el mismo desempeño, la misma potencia. El consumo es muy similar, aunque ligeramente más elevado. Pero ya han ‘desacoplado’ la relación entre consumo y CO2, es decir, que las emisiones de CO2 no dependen de lo que se consuma (de hecho, siempre son cero). Y ese ligero sobrecoste del combustible quedará compensado con la valorización del CO2 y otras ventajas por ser ‘cero emisiones’.

Veremos a ver en qué queda todo…

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