Producción de hidrógeno mediante gasificación del bagazo de caña en agua supercrítica

Abstract

Este trabajo evalúa la viabilidad técnica, económica y ambiental de la producción de hidrógeno mediante gasificación en agua supercrítica (SCWG) a partir de bagazo de caña de azúcar. El proceso fue simulado en Aspen Plus, considerando la caracterización fisicoquímica de la biomasa y modelando la reacción con diferentes tipos de reactores (Yield, Gibbs y Stoic). Asimismo, se implementaron estrategias de optimización energética en Aspen Energy Analyzer, incluyendo integración térmica y reciclo hídrico. Los resultados mostraron que la producción de hidrógeno aumentó de 89.6 t/día en la simulación base a 117.8 t/día en la integrada, representando un incremento del 31.4%, con un ahorro energético del 95.93%.

El análisis económico evidencia que, bajo las condiciones actuales, el proceso SCWG no es económicamente viable, ya que tanto en la simulación base como en la integrada el Valor Presente Neto (VPN) permanece negativo incluso a 20 años de operación. Esto se debe principalmente a los altos costos de capital y al elevado consumo energético, factores que limitan su competitividad frente a tecnologías convencionales. Aunque la integración energética e hídrica reduce los costos operativos en un 11,11 % y mejora indicadores como la TIR y el periodo de recuperación, el proceso sigue sin alcanzar los niveles de rentabilidad necesarios, confirmando su inviabilidad a escala industrial en este escenario.

En el ámbito ambiental, se determinó que, aunque las emisiones absolutas de CO₂eq aumentan en un 3.8% en la simulación integrada, la intensidad de emisiones por tonelada de H₂ disminuye en un 21.1%. Esto implica que, aunque el sistema emite más en términos absolutos, lo hace de manera más eficiente, generando mayor cantidad de hidrógeno y contribuyendo a mejorar la sostenibilidad del proceso. Finalmente, el bagazo de caña se consolida como una materia prima con alto potencial para la producción de hidrógeno, aportando a la valorización de residuos agroindustriales y a la transición hacia tecnologías energéticas más limpias.