Estrategias de modelado, simulación y optimización bajo el enfoque de diseño inherentemente sustentable, aplicadas a tecnologías de captura de CO2.

ANA MARISA ARIAS; NICOLÁS J. SCENNA; PATRICIA L. MORES

Berisso

Conferencia; 1°Conferencia Argentina de Captura, Transporte, Uso y Almacenamiento de CO2 (CCUSar); 2023

Y-Tec

En la actualidad, la investigación en tecnologías de separación de gases, como la absorción química, adsorción por cambio de temperatura o presión, criogenación y separación por membranas, entre otras, es un área activa en la comunidad científica. Con el propósito de minimizar el impacto de lasemisiones de CO2 mediante su uso y/o almacenamiento, se busca aplicar estas tecnologías, energéticamente intensivas en una o más de sus etapas, en diversos procesos.Las herramientas de modelado, simulación y optimización son valiosas tanto para la investigación básica como para el desarrollo de tecnologías. Permiten comprender el comportamiento de los sistemas y desarrollar procesos optimizados considerando múltiples criterios, como eficiencia,costos, impacto medioambiental, riesgo, etc. Hoy en día, los diseños deben ser inherentemente seguros y sostenibles, incorporando desde el inicio del proceso de diseño la consideración del riesgo y el impacto ambiental. Por lo tanto, el enfoque del modelado d67ebe adaptarse a estos nuevos requisitos.Este trabajo describe las necesidades que deben ser satisfechas por los modelos matemáticos específicos de diversos procesos y operaciones unitarias, como la separación con membranas o la absorción química con aminas. El objetivo principal es simular y optimizar las condiciones de diseño y operación para analizar configuraciones novedosas e interacciones entre variables de manera económica antes de llevar el estudio a escala piloto, comercial o industrial. Dentro de este contexto, se enfatiza la importancia de considerar aspectos de seguridad intrínseca, análisis del ciclo de vida, y/o riesgo ambiental en las metodologías de síntesis de procesos, dando como resultado modelos de programación matemática complejos y difíciles de resolver.En la bibliografía se destaca la relevancia de un diseño inherentemente seguro y la falta de una metodología adecuada para implementarlo. Los métodos propuestos generalmente se basan en la especificación de escenarios de riesgos y una metodología aproximada para su evaluación, permitiendo así tomar decisiones sobre el diseño final. Es fundamental contemplar tanto la etapa de identificación de peligros como la de evaluación del riesgo si se busca obtener resultados realistas y prácticos. Es importante como mínimo contemplar el problema específico del diseño óptimo del layout, el cual en los últimos años ha sido tratado a partir de diversas metodologías.En cuanto a la modelación matemática en general, existen en la actualidad algoritmos reportados para encarar una distribución de planta según estos nuevos paradigmas orientados a la sostenibilidad de los procesos.Dentro de este contexto, resulta claro que el diseño conceptual y las herramientas de ingeniería de sistemas de procesos (PSE) basadas en el desarrollo de modelos permiten conjugar aspectos inherentes al diseño y operación, minimizando el impacto ambiental y mejorando la sostenibilidad del diseño final, asistiendo al proceso de toma de decisiones. Se describen aquí diversas metodologías o enfoques de resolución de la problemática planteada, tendiendo a la estandarización de los módulos ya logrados o implementados por el grupo de trabajo, a los efectos de su implementación en diferentes contextos de aplicación industrial, contemplando un enfoque de diseño inherentemente seguro o basado en riesgo.