Expertos en diseño y optimización de motores a gas natural de la Universidad Estatal de Colorado (CSU) se encuentran entre un grupo de equipos de todo el país que innovan nuevas tecnologías para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en las industrias del petróleo, el gas y el carbón.
Los investigadores dirigidos por Daniel Olsen, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica, y Bret Windom, profesor asociado del mismo departamento, se encuentran entre los 12 equipos que recibieron un total de 35 millones de dólares en fondos para investigación de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada en Energía (ARPA-E) del Departamento de Energía, que apoya la investigación para reducir las emisiones de metano. Los proyectos respaldan el Plan de Acción de Reducción de Emisiones de Metano de EE.UU., anunciado en la Conferencia de Cambio Climático de las Naciones Unidas de 2021.
Los investigadores de la CSU recibieron una subvención de 1,5 millones de dólares para trabajar en la reducción de las emisiones de los motores a gas natural de combustión pobre de cuatro tiempos que normalmente se encuentran en las estaciones de compresión entre los pozos de gas y las grandes tuberías interestatales que transportan el gas a través de largas distancias. En particular, buscan diseñar un sistema para reducir el metano que suele emitir el cárter del motor.
El cárter es la parte del motor donde gira el cigüeñal. Pequeñas cantidades de gas del cilindro del motor (combustible, aire y productos de combustión) pueden filtrarse a través de los anillos del pistón y hacia el cárter. Por lo general, estos gases, incluido el metano, se acumulan en el cárter y se expulsan a la atmósfera. La ventilación es parte del diseño del motor, preservando su vida útil y asegurando la confiabilidad en el campo. Sin embargo, estas emisiones de metano son un problema importante de la industria y los investigadores de la CSU creen que pueden resolverlo. Según algunas estimaciones, las emisiones de metano del cárter representan el 20% o más de las emisiones totales de metano de dichos sistemas de motor.
El plan de los investigadores es desarrollar un sistema que recupere el gas de ventilación del cárter, lo filtre y lo redirija de regreso al motor. Sería un poco como los sistemas de recirculación de gases de escape que se encuentran en muchos vehículos, en los que los gases de escape se desvían para reducir las emisiones de NOx.
«El metano normalmente expulsado a la atmósfera sería quemado por el motor», explicó el investigador principal Olsen, que dirige el Laboratorio de Conversión de Energía y Motores del Instituto de Energía de la CSU, donde se llevará a cabo la investigación. Su objetivo es reducir las emisiones de metano del gas del cárter en más del 75%.
El equipo se asoció con Caterpillar, un fabricante líder de motores a gas natural, que donará un motor de investigación a gas de 52 litros y 1.035 caballos de fuerza (Cat® G3512J) que permanecerá en el Powerhouse Energy Campus en la CSU. El equipo de investigación incluye a los ingenieros de Caterpillar David Montgomery y David Ginter.
El motor Cat® llegará al Powerhouse a finales de este año, y los investigadores pasarán el próximo año y medio diseñando y probando su sistema de desvío de gas del cárter. Si reciben fondos adicionales, luego probarán su sistema en un sitio de compresión de gas en la cuenca Denver-Julesburg en Colorado.
Fuente: Universidad Estatal de Colorado
