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En este Trabajo Fin de Grado se detallan cada uno de los sistemas de captura de CO2, y se evalúa la implantación de tecnologías de membrana para la captura del CO2 emitido en una instalación de elaboración de refrescos. Para ello, se hace uso del software Engineering Equation Solver (EES) con el objetivo de evaluar la reducción del dióxido de carbono emitido por la instalación y analizar la posible recuperación del CO2 capturado planteando su recirculación y/o almacenamiento para su uso posterior o venta. En este sentido, se plantea una comparativa de dos modelos de captura con membranas: el primero de ellos de mezcla perfecta, donde se asume que las concentraciones de las corrientes de rechazo (R) y permeado (P) son las mismas; el segundo, de flujo cruzado, siendo este una combinación del modelo de flujo pistón, donde los flujos y concentraciones varían en función del punto considerado de la membrana, junto con el de mezcla perfecta. Este estudio se desarrolla en la zona calderas, donde a partir de los datos de emisión facilitados por la instalación, y los resultados obtenidos del programa EES, se selecciona el modelo más adecuado atendiendo al porcentaje de CO2 en la corriente de rechazo. A continuación, se realiza una estimación económica para evaluar el coste asociado a la instalación de la tecnología de membrana seleccionada. Por otro lado, a partir del precio de venta de la tonelada de CO2, y de la cantidad de CO2 emitido, se realiza una estimación del beneficio que podría alcanzar la empresa por instalar el sistema de captura basado en membranas selectivas., In this Final Degree Project, each of the CO2 capture systems is detailed, and the implementation of membrane technologies for the capture of CO2 emitted in a soft drink production facility is evaluated. To do this, the Engineering Equation Solver (EES) software is used with the objective of evaluating the reduction of carbon dioxide emitted by the facility and analyzing the possible recovery of the captured CO2, considering its recirculation and/or storage for subsequent use or sale. In this sense, a comparison of two capture models with membranes is proposed: the first of them of perfect mixing, where it is assumed that the concentrations of the rejection currents (R) and permeate (P) are the same; the second, cross flow, this being a combination of the plug flow model, where the flows and concentrations vary depending on the considered point of the membrane, together with that of perfect mixing. This study is carried out in the boiler area, where based on the emission data provided by the installation, and the results obtained from the EES program, the most appropriate model is selected based on the percentage of CO2 in the rejection stream. Next, an economic estimate is made to evaluate the cost associated with the installation of the selected membrane technology. On the other hand, based on the sales price of a ton of CO2, and the amount of CO2 emitted, an estimate is made of the benefit that the company could achieve by installing the capture system based on selective membranes.

Como continuación de mi trabajo de fin de grado, este proyecto sigue con el mismo objetivo fundamental que es el apoyo en la economía circular de emisiones cero que se ha marcado la Unión Europea para 2050. Siendo una transformación lenta y costosa que se ha ido ralentizando, reduciéndose el tiempo para remediar la catástrofe climática y que puede cambiar la vida del planeta tal y como la conocemos. En este trabajo se propone la transformación de las emisiones de CO2 procedentes de una planta cementera en un producto con valor añadido como el CH3OH. Lo que permite contribuir en la reducción de las emisiones hacia la atmósfera y la obtención de un producto que favorece a la economía circular. Este trabajo abarca desde el sistema de captura de CO2 basado en un sistema de absorción y regeneración de aminas, la simulación de un electrolizador alcalino basado en KOH para la producción de H2 y la simulación completa de la planta de producción de CH3OH. Con los resultados obtenidos, se llevó a cabo un análisis económico para estudiar la viabilidad del proyecto consiguiéndose beneficios en el proyecto lo que lo hace atractivo para llevarlo a cabo., As a continuation of my final grade work, this final master work searches the same important objective, that is the continuo support to the circular economy of zero emissions that was marked up by the Europe Union to 2050. This road is a slowly and costly transformation which has been slowed down, reducing the time to solve the climate catastrophe and that can change the life which we know. In this project, it purpose the transformation of the CO2 emissions from a cement plant in a valorated product as the CH3OH. This let to the contribution in the emissions reductions toward the atmosphere and the obtention of a product that prove to the circular economy. This work ranges from the CO2 capture system based on an amine absorption and regeneration system, the simulation of a KOH-based alkaline electrolyzer for H2 production and the complete simulation of the CH3OH production plant. With the results obtained, an economic analysis was carried out to study the viability of the project, achieving benefits in the project, which makes it attractive to carry out.

La determinación y preocupación mundial sobre los efectos de las emisiones de gases de efecto invernadero ha provocado una necesidad de cooperación a nivel global en cuestión de pocos años con el objetivo de mitigar el inevitable cambio climático al que está sucumbiendo el planeta. La Unión Europea es el tercer mayor emisor de gases de efecto invernadero a nivel mundial, por detrás de China y de Estados Unidos. Esta situación ha hecho que la Unión Europea haya determinado que las emisiones de gases de efecto invernadero han de ser, como máximo, del 55% para el año 2030 en comparación a 1990. Posteriormente, la neutralidad climática, es decir, la reducción del 100%, ha de ser alcanzada para 2050 y de esta forma evitar los cambios irreversibles en el clima y, por ende, en la vida de todos. Acuerdos internacionales como el Protocolo de Kioto y el Acuerdo de París marcan las necesidades y los niveles necesarios a alcanzar por parte de la Unión Europea. Debida esta situación, una serie de medidas legislativas y políticas inciden especialmente en la eficiencia energética, las energías renovables y otras formas de energía no dependientes de los combustibles fósiles convencionales. Estas medidas están orientadas en gran parte a la automovilística y métodos de transporte utilizados a nivel mundial, premiando la utilización de otras formas de suministrar la energía necesaria a los vehículos. Dado este contexto sociopolítico, es necesaria la innovación científica por parte de todos los campos. Es por esta razón que este proyecto pretende la evaluación técnico-económica de la obtención de hidrocarburos de una forma sostenible y neutra para el medio a partir de materias primas no convencionales. Con este objetivo se partirá de hidrógeno y dióxido de carbono obtenidos de forma limpia, obtenidos mediante electrólisis y captación de dióxido de carbono respetivamente. Se llevará a cabo un proceso que consistirá en las reacciones de metanación, Reverse Water Gas Shift (RWGS) y, final, Global determination and concern about the effects of greenhouse gas emissions has led to a need for global cooperation in a matter of a few years to mitigate the inevitable climate change to which the planet is succumbing. The European Union is the third largest emitter of greenhouse gases in the world, behind China and the United States. This situation has led the European Union to determine that greenhouse gas emissions should be a maximum of 55% by 2030 compared to 1990. Subsequently, climate neutrality, i.e. a 100% reduction, is to be achieved by 2050 in order to avoid irreversible changes in the climate and, therefore, in everyone's lives. International agreements such as the Kyoto Protocol and the Paris Agreement set out the needs and levels to be achieved by the European Union. In view of this situation, a series of legislative and political measures have a special focus on energy efficiency, renewable energies and other forms of energy that are not dependent on conventional fossil fuels. These measures are largely oriented towards the automobile and transportation methods used worldwide, rewarding the use of other forms of supplying the necessary energy to vehicles. Given this socio-political context, scientific innovation is necessary in all fields. It is for this reason that this project aims at the technical-economic evaluation of obtaining hydrocarbons in a sustainable and environmentally neutral way from non-conventional raw materials. With this objective, the starting point will be hydrogen and carbon dioxide obtained in a clean way, obtained by means of electrolysis and carbon dioxide capture, respectively. A process consisting of methanation, Reverse Water Gas Shift (RWGS) and finally Fischer-Tropsch reactions will be carried out to obtain hydrocarbons. This evaluation will consist of an industrial scale simulation where different parameters and cases will be evaluated to reach a conclusion about its efficiency, economic profitability and the develo

The inclusion of membrane-based oxygen-fired combustion in power plants is considered an emerging technology that could reduce carbon emissions in a more efficient way than cryogenic oxygen-fired processes. In this paper, a techno-economic assessment was developed for a 863 MWₑₗ,ₙₑₜ power plant to demonstrate whether this CCS technique results in a reduction in efficiency losses and economic demand. Four configurations based on oxygen transport membranes were considered, while the benchmark cases were the air combustion process without CO₂ capture and a cryogenic oxygen-fired process. The type of driving force through the membrane (3-end or 4-end), the point of integration into the oxy-fuel combustion process, the heating system, and the pollutant control system were aspects considered in this work. In comparison, the efficiency losses for membrane-based alternatives were lower than those in the cryogenic oxygen-fired process, reaching savings of up to 14% net efficiency. Regarding the specific energy consumption for CO₂ capture, the configuration based on the oxygen transport membrane unit with 4-end mode and hot filtration presented 1.01 kWₑₗ,ₙₑₜ,·h/kgCO₂ captured with 100% CO₂ recovery, which is an improvement of 11% compared with the cases using cryogenic oxygen. Comparing economic aspects, the specific investment costs for cases based on the oxygen transport membrane unit varied between 2520 and 2942 $/kWₑₗ,ₙₑₜ·h. This was between 39.6 and 48.2% above the investment for the reference case without carbon capture. However, its hypothetical implantation could suppose a savings of 10.7% in terms of investment cost compared with cryogenic oxygen-based case. In terms of the levelized cost of electricity and the cost of CO₂ avoidance, the oxygen transport membrane configurations achieved more favorable results compared with the cryogenic route, reaching savings up to 14 and 38%, respectively. Although oxygen transport membrane units are currently not mature for commer