Separación selectiva de gases atmosféricos y Captura y Concentración de CO2

Los gases, al igual que los sólidos y los líquidos, se encuentran compuestos de átomos y moléculas. La causa de que un gas sea tal está en sus átomos y moléculas que se encuentran muy separadas y se mueven en todas las direcciones a gran velocidad chocando múltiples veces entre sí. Al igual que los líquidos, un gas no tiene forma ni volumen definidos, adquiere la forma y el volumen del recipiente en el que se encuentra, difundiéndose de forma uniforme.

Los gases se rigen mediante la ecuación de estado del gas ideal, aunque en realidad esta ecuación solo aplica para un gas hipotético que es considerado ideal cuando se encuentra formado por partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética); y en el que la energía cinética es directamente proporcional a la temperatura. Empíricamente, se observan una serie de relaciones proporcionales entre la temperatura, la presión y el volumen que dan lugar a la ley de los gases ideales deducida por primera vez por Émile Clapeyron en 1834, es decir:

Dónde:

P =  Presión absoluta	V =  Volumen
n =  Moles de gas	R =  Constante universal de los gases ideales
T =  Temperatura absoluta	8,314 J/mol·oK = 0,08206 l·atm/mol·oK (l = litros)

Sin embargo, esta ley se cumple a nivel macroscópico con los gases reales que más se aproximan al comportamiento del gas ideal, que son los gases monoatómicos en condiciones de baja presión y alta temperatura. En el caso de gases reales a presión y temperatura cercanas a las normales, así como los que están compuestos por moléculas de varios átomos, el comportamiento puede variar respecto del de los gases ideales, y es gracias a esta diferencia por lo que se puede realizar su separación. Entre otras, las tecnologías actuales utilizan las siguientes propiedades, o sus combinaciones, para separar gases reales:

• Características oxidantes y reductoras.
• Polaridad y/o apolaridad, e incluso en función de variaciones de presión y/o temperatura cambios de polaridad.
• Cambio de fase en función de la presión y la temperatura.
• Tamaño molecular.

Las tecnologías de separación de gases existentes en la actualidad se basan en procesos físico–químicos que aprovechan estas características para conseguir su separación, concentración, almacenamiento y uso para fines industriales y medicinales. Estas tecnologías son tanto más eficientes y rentables económicamente cuanto mayor es la concentración relativa del gas a separar.

Aplicando las tecnologías de Captura y Concentración de CO₂, actualmente en desarrollo e investigación, los rendimientos energéticos del proceso de captura, los grados de concentración de Dióxido de Carbono capturado y los costes económicos incurridos, están frenando su implantación masiva en grandes y pequeños emisores de Gases de Efecto Invernadero (GEI), puesto que en las corrientes de gases de combustión para producir Energía Primaria la concentración del CO₂ suele ser muy baja; ya lo explicaremos más adelante.

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