Sobre la electrificación de la síntesis de metanol a partir de CO2 a través de un cambio inverso de agua-gas: una evaluación técnico-económica comparativa de rutas termo-catalíticas y asistidas por plasma

Se realiza un análisis de costos exhaustivo basado en el diseño conceptual del proceso de una ruta de síntesis de metanol a partir de CO2 en dos pasos, que comprende la hidrogenación de CO2 en un reactor electrificado de cambio inverso de agua-gas (RWGS), seguido de un reactor de síntesis de metanol convencional. En el primer paso, se consideran tanto reactores térmicos como de plasma no térmico, es decir, arco de corriente continua (DC) y plasma de microondas (MW), respectivamente, y se comparan con el contraparte termo-catalítica convencional. Se encuentra que el empleo de cualquier tipo de plasma promueve mayores conversiones de CO2 en el paso RWGS que los reactores termo-catalíticos convencionales (82–90 frente a 61%), lo que resulta en mayores rendimientos de metanol en una sola pasada (24–27 frente a 17%). Esto viene a costa de una mayor demanda de electricidad, que afecta mínimamente la economía del proceso, ya que el H2 verde utilizado en RWGS y la síntesis de metanol es el principal factor de costo. El análisis económico muestra que los precios actuales de H2 verde (escenario 2022) hacen que el proceso de CO2 a metanol en dos pasos sea económicamente inviable, independientemente de la tecnología de reactor utilizada, alcanzando aproximadamente un costo nivelado de metanol (LCOM) 4 veces más alto, 1875–1900 €·ton–1, en comparación con la ruta de última generación, es decir, producción de gas de síntesis a través de reformado de metano por vapor (SMR) y gasificación de carbón, seguido de reactores de WGS y síntesis de metanol. Sin embargo, la ruta de CO2 a metanol en dos pasos podría ser viable a largo plazo (escenario 2050), impulsada por costos más bajos de electricidad (10 €·MW h–1) y H2 verde (1.0 €·kg–1), junto con los créditos por emisiones evitadas. Esto se origina de las menores emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) que la ruta de CO2 a metanol en dos pasos logra en comparación con la última generación. En el marco de 2050, se anticipa que las tecnologías de plasma serán al menos un 45% más rentables que los reactores termo-catalíticos, mientras que la rentabilidad de los plasmas no térmicos mejorará significativamente si se evita la operación al vacío, mitigando la excesiva demanda de energía de compresión y, posteriormente, disminuyendo el costo operativo.