Abstract

REBOLLEDO, Diana M.; ROMERO, Juan D.; RODRIGUEZ, John W.  and  MARRIAGA, Nilson J.. Technical and economical pre-feasibility for ethanol production from CO2 electroreduction. Ing. compet. [online]. 2023, vol.25, n.3, e-20512468.  Epub June 26, 2023. ISSN 0123-3033.  https://doi.org/10.25100/iyc.v25i3.12468.

At present, the technical and economical pre-feasibility of electrochemical reduction from CO2 to ethanol is unknown. This creates the challenge of mitigating the environmental impact of greenhouse gases. This study presents a model to obtain fuel alcohol from carbon dioxide with Aspen Plus V11 simulation software, utilizing both, the experimental parameters established by Yuan (1), and the scaling of an industrial plant which processes 226.12 tonne of CO2 per day. The kinetic equation for the liquid phase of r_(CO_2 )=460.24 s-1 was determined as well as its conditions of operations, allowing the acquisition of 98.74% of conversion, 8.85% of selectivity, 99% v/v ethanol flow at 4,390.18 kg/h and hydrogen Flow at 1,828.96 kg/h. From the cost estimation, the viability of the project was determined with a 85.18% IRR and an investment return of 2.20 years after initiating the project. In conclusion, the use of an electrochemical process to produce fuel alcohol from carbon dioxide was found to be viable economically and industrially.

En la actualidad se desconoce la prefactibilidad tecno-económica de la reducción electroquímica de CO2 a etanol, lo que genera un reto por mitigar el impacto que generan los gases de efecto invernadero en el ambiente. En este estudio, se realizó el diseño básico para obtener alcohol carburante a partir de dióxido de carbono con la herramienta de simulación Aspen Plus V11, tomando como base parámetros experimentales suministrados por Yuan (1) y escalado a una planta que procesa 226.12 t/día de CO2. Se determinó la cinética para la fase líquida de r_(CO_2 )=460.24 s-1 y las condiciones de operación del proceso para obtener conversión del 98.74%, selectividad de 8.85%, flujo de 4,390.18 kg/h de etanol al 99% v/v y un flujo de hidrógeno de 1,828.96 kg/h. De la estimación de costos se determinó la viabilidad económica del proceso, con una TIR igual a 85.18% y una recuperación de la inversión a partir de los 2.20 años de iniciado el proyecto. Finalmente, se determinó que la producción de alcohol carburante a partir de dióxido de carbono por medio de un proceso electroquímico es viable técnica y económicamente.

Keywords : aspen Plus; Carbon dioxide; Electrochemical reduction; Fuel alcohol; Technical-economical viability.

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