Projectes de recerca competitius finançats per entitats externes
Captura y disolución de diòxido de carbono en flujos laminares y turbulentos bajo diferentes condiciones reológicas con implicaciones en procesos de descarbonización
Acrònim
CO2CAPTURE
Títol projecte
Captura y disolución de diòxido de carbono en flujos laminares y turbulentos bajo diferentes condiciones reológicas con implicaciones en procesos de descarbonización
Referència externa
PID2023-146648NB-C21
Descripció/abstract
El objetivo principal de este proyecto coordinado es el avance en el conocimiento fundamental de la hidrodinámica y la transferencia de
materia asociadas al proceso de disolución de gas CO2 en flujos líquidos con diferentes escalas espaciales. Hemos seleccionado
sistemas de flujo complejos con interés científico, industrial, tecnológico y biomédico para realizar el análisis de la disolución de CO2
mediante modelización, dinámica de fluidos computacional (CFD) y la aplicación de técnicas avanzadas de medida y visualización de
flujo. Analizaremos la disolución de burbujas de CO2 en microcanales con flujos laminares, tanto advectadas como inmóviles, mediante
medidas experimentales y simulaciones numéricas. Por su interés en diversas aplicaciones industriales y tecnológicas daremos especial
atención al efecto de la reología y de las propiedades del líquido en el proceso de disolución de las burbujas. Se estudiará tanto la
disolución en agua como en líquidos que presentan interés por su elevada capacidad de disolución de CO2 como los líquidos iónicos, que
presentan muchas veces comportamiento no-Newtoniano. Simulaciones numéricas de la disolución en estas condiciones controladas nos
permitirán analizar detalladamente los procesos de transferencia de cantidad de movimiento y de materia. Adicionalmente se estudiará la
caracterización de tamaños y la generación de burbujas de CO2 a partir del calentamiento de vesículas que contienen bicarbonato
amónico. Estas vesículas se utilizan en biomedicina para liberar medicamentos contenidos en las vesículas de forma local y controlada
mediante la aplicación local de calor. Éste produce la descomposición del bicarbonato, la generación de burbujas de CO2 y el
rompimiento de la membrana de la vesícula que libera su contenido.
A escala de laboratorio proponemos el estudio experimental del flujo bifásico y de la disolución de CO2 en tuberías y columnas de
burbujas, equipos que son utilizados en aplicaciones industriales relacionadas con la captura de CO2. De nuevo, se enfatizará la
aplicación de técnicas ópticas avanzadas de visualización y medida en equipos de escala de laboratorio, para desvelar los fenómenos
hidrodinámicos y de transferencia de materia que ocurren a pequeña escala en el proceso de disolución tanto en líquidos con
comportamiento Newtoniano como no-Newtoniano. Este último es el caso de algunos líquidos con alta capacidad de disolución de CO2.
Idealmente para comprender el proceso se requiere conocer el campo de velocidades 3D, las variaciones en la concentración local de
CO2 y el área de transferencia de masa gas-líquido. Se utilizará una técnica basada en la holografía en línea que permite registrar
grandes volúmenes y mantener la simplicidad del montaje, de forma que sea compacto, portátil y se adapte con facilidad a las distintas
instalaciones. Los datos experimentales adquiridos en el circuito de tuberías que construiremos en el marco de este proyecto nos
permitirán desarrollar y validar modelos unidimensionales, que podrán ser utilizados en aplicaciones industriales, para predecir la
disolución de CO2 en tuberías en diferentes regímenes de flujo dependiendo de las velocidades superficiales de la fase gas y de la fase
líquida. Por su parte, la información experimental obtenida en la columna de burbujas y las simulaciones numéricas permitirá el desarrollo
de modelos específicos de transferencia de materia para disolución de burbujas de CO2 en líquidos Newtonianos y no-Newtonianos.
Entitat finançadora
MINISTERIO DE CIENCIA, INNOVACION Y UNIVERSIDADES
Import concedit
206.625,00 €
Logos
Convocatòria
Convocatoria de tramitación anticipada para el año 2023 del procedimiento de concesión de ayudas a «Proyectos de Generación de Conocimiento» y a actuaciones para la formación de personal investigador predoctoral asociadas a dichos proyectos, en el marco del Plan Estatal de Investigación Científica, Técnica y de Innovación 2021-2023.
Data inici
01-09-2024
Data fi
31-12-2027
Departament/IP
Enginyeria Mecànica/CITO , SALVATORE; PALLARÉS CURTO, JORGE MARÍA
