Investigadores chilenos desarrollan almacenamiento térmico utilizando escoria de cobre
Con una perspectiva de economía circular, se planea acumular energía de fuentes renovables y contribuir a la reducción de los vertimientos.
Con el objetivo de dar un uso sostenible a los desechos de la minería a favor del impulso de fuentes renovables en Chile, investigadores del Grupo Solar UC y SERC Chile se propusieron crear el primer sistema de almacenamiento térmico utilizando escoria de cobre, un residuo industrial del proceso pirometalúrgico que se aplica a los concentrados del metal rojo que ingresan a fundición.
En ese contexto, nació el proyecto RadTES-CS (Radial packed-bed thermal storage system using copper slag as storage medium), que considera la utilización de tecnología “packed-bed” con el fin de mejorar la distribución del calor que se almacena, reduciendo así hasta en un 80% de las pérdidas de calor al ambiente.
Pero ¿cómo funciona el almacenamiento térmico? Este utiliza la energía proveniente de fuentes renovables para calentar sólidos y así suministrar calor a procesos industriales o bien generar posteriormente electricidad.
Los desarrolladores explicaron que, comúnmente, los sistemas de almacenamiento térmico utilizan sales fundidas o agua para almacenar el calor. Sin embargo, estas sustancias presentan restricciones en los niveles de temperatura de operación. Así, por primera vez en Chile se busca utilizar residuos mineros, específicamente la escoria de cobre, para el acopio de energía térmica.
Al respecto, cabe señalar que las escorias fueron aportadas a proyecto por la Fundición Hernán Videla Lira y Codelco Ventanas, para contribuir al desarrollo de una alternativa a los medios convencionales de almacenamiento.
El investigador principal de Solar Energy Research Center (SERC Chile) y coordinador del proyecto realizado por el Grupo Solar UC, José Miguel Cardemil, sostuvo que “en las fundiciones, por cada tonelada de cobre fundido, también se produce como subproducto 2,2 toneladas de escoria. En otras palabras, por cada fundición se produce más escoria que cobre. Por lo tanto, se busca valorizar y darle uso a este residuo minero que constituye un pasivo ambiental de las fundiciones’”.
Para compensar vertimientos
Otro aspecto relevante del proyecto es que permite generar una solución circular para un desafío estratégico de la industria, que es la utilización responsable de la escoria de cobre. Es decir, un desecho del que se producen más de 40 mil toneladas diarias, pero que cuenta con propiedades termofísicas especiales para utilizarlas en este tipo de aplicaciones, tales como la alta conductividad térmica, estabilidad a altas temperaturas y elevada densidad energética.
De este modo, se busca entregar una alternativa para enfrentar el problema de los vertimientos de Energías Renovables No Convencionales (ERNC), que en el primer trimestre de 2024 llegaron a 1.461,68 GWh, lo que significó un incremento de 219% respecto del mismo mes del año anterior, según datos del Coordinador Eléctrico Nacional.
Al respecto, Cardemil explicó que una de las soluciones que tiene el vertimiento de energía renovable es permitir el uso de la energía en forma de calor a través de almacenamiento térmico. “Cuando se habla de almacenamiento, uno imagina rápidamente baterías de litio y últimamente hidrógeno, pero existe una solución simple y más a la mano que es el almacenamiento térmico. De hecho, la Agencia Internacional de Energía menciona que lo que más necesitamos es el almacenamiento térmico o calor para electrificar los procesos industriales”, aseguró el experto.
Los investigadores ya pusieron en marcha el primer prototipo Packed-bed de flujo axial, el cual se encuentran desarrollando en una segunda etapa con pruebas y escalamiento a un volumen pre-industrial.
Con el objetivo de dar un uso sostenible a los desechos de la minería a favor del impulso de fuentes renovables en Chile, investigadores del Grupo Solar UC y SERC Chile se propusieron crear el primer sistema de almacenamiento térmico utilizando escoria de cobre, un residuo industrial del proceso pirometalúrgico que se aplica a los concentrados del metal rojo que ingresan a fundición.
En ese contexto, nació el proyecto RadTES-CS (Radial packed-bed thermal storage system using copper slag as storage medium), que considera la utilización de tecnología “packed-bed” con el fin de mejorar la distribución del calor que se almacena, reduciendo así hasta en un 80% de las pérdidas de calor al ambiente.
Pero ¿cómo funciona el almacenamiento térmico? Este utiliza la energía proveniente de fuentes renovables para calentar sólidos y así suministrar calor a procesos industriales o bien generar posteriormente electricidad.
Los desarrolladores explicaron que, comúnmente, los sistemas de almacenamiento térmico utilizan sales fundidas o agua para almacenar el calor. Sin embargo, estas sustancias presentan restricciones en los niveles de temperatura de operación. Así, por primera vez en Chile se busca utilizar residuos mineros, específicamente la escoria de cobre, para el acopio de energía térmica.
Al respecto, cabe señalar que las escorias fueron aportadas a proyecto por la Fundición Hernán Videla Lira y Codelco Ventanas, para contribuir al desarrollo de una alternativa a los medios convencionales de almacenamiento.
El investigador principal de Solar Energy Research Center (SERC Chile) y coordinador del proyecto realizado por el Grupo Solar UC, José Miguel Cardemil, sostuvo que “en las fundiciones, por cada tonelada de cobre fundido, también se produce como subproducto 2,2 toneladas de escoria. En otras palabras, por cada fundición se produce más escoria que cobre. Por lo tanto, se busca valorizar y darle uso a este residuo minero que constituye un pasivo ambiental de las fundiciones’”.
Para compensar vertimientos
Otro aspecto relevante del proyecto es que permite generar una solución circular para un desafío estratégico de la industria, que es la utilización responsable de la escoria de cobre. Es decir, un desecho del que se producen más de 40 mil toneladas diarias, pero que cuenta con propiedades termofísicas especiales para utilizarlas en este tipo de aplicaciones, tales como la alta conductividad térmica, estabilidad a altas temperaturas y elevada densidad energética.
De este modo, se busca entregar una alternativa para enfrentar el problema de los vertimientos de Energías Renovables No Convencionales (ERNC), que en el primer trimestre de 2024 llegaron a 1.461,68 GWh, lo que significó un incremento de 219% respecto del mismo mes del año anterior, según datos del Coordinador Eléctrico Nacional.
Al respecto, Cardemil explicó que una de las soluciones que tiene el vertimiento de energía renovable es permitir el uso de la energía en forma de calor a través de almacenamiento térmico. “Cuando se habla de almacenamiento, uno imagina rápidamente baterías de litio y últimamente hidrógeno, pero existe una solución simple y más a la mano que es el almacenamiento térmico. De hecho, la Agencia Internacional de Energía menciona que lo que más necesitamos es el almacenamiento térmico o calor para electrificar los procesos industriales”, aseguró el experto.
Los investigadores ya pusieron en marcha el primer prototipo Packed-bed de flujo axial, el cual se encuentran desarrollando en una segunda etapa con pruebas y escalamiento a un volumen pre-industrial.
