Por qué los sellos mecánicos son fundamentales para acelerar el progreso de la captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS)

 Una de las tareas más críticas para hacer frente al cambio climático es el aumento del calor y la amplia ocurrencia de huracanes, inundaciones, sequías e incendios forestales en todo el mundo. Y son esos mismos fenómenos los que ya son motivo de gran preocupación para las sociedades y las economías humanas a nivel mundial. En consecuencia, la mitigación del cambio climático se ha convertido en un tema en la agenda de los gobiernos, las industrias y las comunidades a nivel mundial. En este contexto, la CCUS en particular ha sido identificada como un candidato prometedor para su inclusión dentro del arsenal para combatir el cambio climático debido a su capacidad para brindar soluciones disruptivas que pueden reducir el CO2 atmosférico, que es uno de los principales impulsores del calentamiento global.

Las tecnologías de captura y almacenamiento de CO2 implican un conjunto de actividades sumamente desafiante: desde la captura de CO2 en la fuente emisora, pasando por la utilización (si la hay) en el sitio de captura, donde se puede generar suficiente valor comercial, hasta el almacenamiento geológico ideal a largo plazo del CO2 en una formación geológica o en un reservorio, en condiciones que impidan su escape de regreso a la atmósfera. El alcance es inmenso; abarca no solo la reducción de la huella de carbono de procesos industriales establecidos, sino también la apertura de nuevos caminos para una producción neta cero, incluso neta negativa. Pero esto dependerá enormemente de su eficiencia y confiabilidad operativas.

Si bien existen muchos métodos claros para salvaguardar la integridad operativa de los procesos de CCUS, uno de los más sutiles tiene que ver con los sellos mecánicos. Estos forman parte de las piezas esenciales de la máquina para la captura, el transporte y el almacenamiento de dióxido de carbono. Los sellos mecánicos estarán libres de fugas, lo que permitirá que el CO2 a alta presión permanezca en su estado supercrítico (comportándose como un líquido y un gas) y no se escape a través de los sellos. Esta es una capacidad extremadamente crítica porque cada fuga significa no solo una pérdida de CO2 capturado, sino también considerables riesgos de seguridad y peligros ambientales.

Aunque su tamaño es pequeño en comparación con otros componentes de los sistemas CCUS, los sellos mecánicos son de particular importancia y cruciales para la eficiencia y seguridad de un sistema CCUS completo debido a su gran número y servicio constante durante su función. Su resiliencia frente a condiciones duras de presiones y temperaturas ultraaltas, así como su resistencia a agentes corrosivos y atmósferas abrasivas, serán fundamentales en el futuro despliegue de tecnologías CCUS eficientes y confiables [3,4]. A menos que el diseño del sello mecánico sea de alta calidad desde el principio, aumentan drásticamente el riesgo de que los sistemas fallen, lo que lleva a paradas operativas y pérdida de ingresos y, lo más importante, demoras en abordar el cambio climático. Por lo tanto, aunque los debates más amplios sobre CCUS se refieren a canales de captura alternativos o medios de almacenamiento, no se acobarde ante los sellos mecánicos. Son cruciales para brindar eficiencia y confiabilidad a estos sistemas avanzados, y hacen una contribución crucial, pero en gran medida inadvertida, a la mitigación del cambio climático.

Diagrama del panorama de la CCUS

La captura, uso y almacenamiento de carbono se refiere a un conjunto de tecnologías que se utilizarían para mitigar el impacto de las emisiones de GEI en nuestro medio ambiente mediante la captura de CO2 de fuentes como las centrales eléctricas y los sectores industriales. Posteriormente, este CO2 atrapado se puede aplicar en otros procesos o almacenar bajo tierra para evitar su emisión a la atmósfera. Las tareas que abarca la CCUS son amplias y diversas, y algunos enfoques implican la captura directa de CO2 de la atmósfera y la BECCS, o la producción de bioenergía más la captura y almacenamiento de carbono. Además, el avance de la tecnología en los métodos de almacenamiento geológico está permitiendo el almacenamiento seguro a largo plazo del CO2.

Todas estas tecnologías presentan sus propios desafíos, en particular la fiabilidad operativa y los problemas de seguridad. El CO2, especialmente en estado supercrítico y a alta presión, es muy peligroso por ser corrosivo y tóxico. Estos desafíos exigen infraestructuras y dispositivos ultrafiables y robustos.

De manera similar, a medida que la demanda global de soluciones CCUS eficientes continúa aumentando, es fundamental contar con una receta de confiabilidad en términos del equipo relevante donde se lleva a cabo el proceso. Este aspecto es donde los sellos mecánicos juegan un papel indispensable. Los sellos mecánicos juegan un papel crucial en las operaciones de CCUS, colocándolos en el centro de bombas, compresores y muchos otros sistemas críticos. Ayudan a mantener el CO2 contenido y evitan fugas que pueden representar graves riesgos ambientales y de seguridad. Esos sellos, una vez más, evitan que la contaminación cruzada de ese CO2 llegue o se contamine con cualquier cosa fuera de esos dos sumideros.

La contención no es la única preocupación cuando se trata de sellos mecánicos. También desempeñan un papel crucial en los sistemas CCUS en términos de rendimiento y durabilidad. De hecho, estos sellos minimizan la necesidad de mantenimiento y reemplazos y ayudan a prevenir tales fugas y contaminaciones, minimizando así el tiempo de inactividad, lo que aumenta aún más la rentabilidad de los proyectos de captura de carbono. De hecho, la pureza del CO2 es crucial en los sistemas donde se utiliza para aplicaciones tecnológicas posteriores, como en la recuperación mejorada de petróleo (EOR). En realidad, para que cualquier aplicación posterior sea efectiva y segura, los sellos mecánicos son cruciales para garantizar la integridad de la calidad del CO2 preservada a lo largo del proceso.

En resumen, a medida que el sector de captura, utilización y almacenamiento de carbono avanza y se amplía, los sellos mecánicos adquieren cada vez más importancia. No son simples componentes, sino que son parte integral de la implementación segura, eficaz y exitosa de sitios de captura, utilización y almacenamiento de carbono. Los sellos mecánicos podrían soportar fuerzas brutales sin fugas ni contaminación. Los esfuerzos de innovación tecnológica destinados a combatir el cambio climático nunca hubieran sido posibles.

Últimas innovaciones tecnológicas en CCUS

En la actualidad, las innovaciones tecnológicas de CCUS están desarrollando características como el aumento de la eficiencia, la reducción de los costos operativos y la escalabilidad para una implementación amplia. Actualmente, la innovación principal radica en la fabricación de mejores solventes químicos. Estos solventes de última generación absorberían mayores cantidades de CO2 con un uso de energía sustancialmente menor, mejorando así la eficiencia energética del proceso de captura. Sin embargo, en lugar de los procesos naturales, las innovaciones en el material y el proceso de adsorción en sí mismos han impulsado también el potencial de captura directa de aire a escalas mayores. Esto se hace para que el dióxido de carbono del aire ambiente sea adsorbido selectivamente por estos materiales, un paso crucial para que la tecnología sea práctica y rentable para una adopción más amplia.

Paralelamente a estos avances químicos y materiales, también se han producido avances en el área vinculada pero de importancia crítica de la tecnología de sellos mecánicos, necesaria para la integridad y la eficiencia en el proceso CCUS. Los sellos mecánicos contemporáneos están diseñados y probados para soportar la naturaleza altamente corrosiva del CO2 en todas las fases respectivas, así como las altas presiones y temperaturas en las operaciones CCUS. La durabilidad y la confiabilidad de los sellos se han mejorado significativamente mediante el uso de cerámicas avanzadas y combinaciones de aleaciones únicas utilizadas en la construcción de sellos. Con estos materiales, los sellos disfrutan de una resistencia al desgaste y la corrosión mucho mayor, lo que ofrece períodos de funcionamiento más prolongados entre mantenimientos o reemplazos.

Además, la incorporación de tecnologías inteligentes en los sellos mecánicos es evolutiva. Estos sellos inteligentes están equipados con sensores que detectan múltiples parámetros de operación en tiempo real. Además, ofrece la capacidad de realizar un mantenimiento predictivo al proporcionar un monitoreo continuo del rendimiento y el estado del sello. Este tipo de tecnologías reducen la probabilidad de paradas inoportunas, lo que mejora la confiabilidad en las operaciones de los sistemas CCUS al identificar posibles fallas antes de que ocurran. En última instancia, estos avances en la tecnología de sellos mecánicos ayudan con los requisitos de desarrollo de la infraestructura CCUS al ayudar a garantizar que la operación de implementación a gran escala de dichos sistemas se pueda realizar de manera segura, confiable y rentable.

Cómo los sellos mecánicos resuelven los desafíos clave de CCUS

Además, se están incorporando sellos mecánicos a la tecnología CCUS para resolver la mayoría de los problemas principales. En particular, el sellado de CO2, especialmente en un estado supercrítico, impone requisitos de sellado severos sin ninguna degradación. Además, los sellos mecánicos ofrecen la garantía de integridad del sistema al evitar posibles fugas, que pueden ser altamente tóxicas y causar una importante contaminación ambiental. Esto es particularmente importante para procesos como la canalización y el almacenamiento de CO2 supercrítico, ya que las fugas podrían anular el propósito mismo de la captura y almacenamiento de carbono.

Además, las características de menor mantenimiento y longevidad operativa que pueden prometer los sellos mecánicos son muy demandadas en los equipos CCUS. Cuanto menor sea la frecuencia de reemplazo o reparación que requieran estos elementos, mayor será el tiempo de funcionamiento de toda la unidad y, por lo tanto, los volúmenes de CO2 procesados aumentarán en consecuencia.

Por último, si bien el potencial económico de la tecnología CCUS se puede mejorar con un menor costo asociado con el mantenimiento y el tiempo de inactividad del sistema, los sellos mecánicos de alta calidad ayudan a reducir el ciclo de mantenimiento, junto con una reducción en el riesgo de falla del sistema, lo que ayuda a reducir aún más los costos operativos generales.

El valor de un socio de confianza para los sellos mecánicos CCUS

En este intrincado juego de CCUS, un socio de confianza que pueda ofrecer sellos mecánicos de alta calidad podría marcar la diferencia. Amplia experiencia de socios en los matices de las aplicaciones CCUS y los desafíos asociados. Brindamos soluciones personalizadas que brindan un mejor rendimiento y confiabilidad general del sistema. Estas asociaciones son necesarias, no solo para obtener soluciones de sellado duraderas y adecuadas, sino también para brindar soporte e innovación continuos.

El uso de un socio confiable no solo ayudará a garantizar que se utilicen los sellos mecánicos correctos para su aplicación, sino que también brindará todo lo necesario, desde el análisis y mantenimiento del sistema hasta el análisis de fallas. Este nivel de soporte no solo es deseable sino fundamental en las instalaciones de CCUS, donde cada minuto que la unidad está fuera de servicio cuesta millones, si no más, y obviamente tiene un mayor impacto en el medio ambiente.

Además, a medida que avancen más tecnologías CCUS en el futuro, las tecnologías de sellado también requerirán innovación. Al asociarse con socios comprometidos con la investigación y el desarrollo, los ingenieros y arquitectos de CCUS saldrán del laboratorio con tecnologías de sellado existentes perfeccionadas y nuevas tecnologías de sellado que satisfagan las necesidades emergentes de la industria.

El CCUS incluye muchas piezas móviles y los sellos mecánicos se encuentran entre los componentes más pequeños, pero su cifrado en un sistema CCUS seguro, confiable y efectivo es de gran tamaño. Dado que el mundo recurre más que nunca a la tecnología en nuestra lucha contra el cambio climático, los sellos mecánicos son algo natural. Eso enfatiza por qué el CCUS debe ser parte del conjunto de soluciones que necesitamos en la batalla contra el calentamiento global, pero eso solo sucederá con la innovación continua y la colaboración en materia de conocimientos que lo respalden para garantizar que la tecnología al menos funcione correctamente.