Las técnicas tradicionales de conversión de combustibles fósiles para la generación de calor y energía, así como para la producción química, aumentan la huella de carbono, perjudicando a la sociedad y al medio ambiente. Para mitigar este problema, las tecnologías de captura y almacenamiento de carbono, orientadas a reducir las emisiones de dióxido de carbono e incluyendo el uso de energías renovables, la economía circular y la síntesis química ecológica, resultan prometedoras. El ciclo químico es una de estas tecnologías innovadoras. Estos procesos —que representan tecnologías eficientes para aplicaciones de producción de hidrógeno y productos químicos— implican la oxidación y reducción cíclica de partículas de óxido metálico en reactores de lecho fluidizado.
En un estudio reciente, un equipo de investigadores dirigido por el Dr. Jester Lih Jie Ling, investigador postdoctoral de la Universidad Nacional de Jeonbuk, revisó exhaustivamente las últimas innovaciones en ciclos químicos. Sus esclarecedores hallazgos se publicaron en línea el 7 de octubre de 2025 y en el volumen 256 de la revista Renewable Energy el 1 de enero de 2026.
El Dr. Ling destaca las principales contribuciones de su trabajo. «Nuestro trabajo destaca avances clave en reactores de lecho fluidizado que mejoran el reformado, la gasificación y la hidrogenación en sistemas de bucle químico. También hace hincapié en materiales portadores de oxígeno mejorados con mayor reactividad, durabilidad y resistencia, atributos cruciales para un funcionamiento estable a largo plazo».
Los investigadores destacan diversos criterios de material de lecho, tanto para los portadores de oxígeno como para las materias primas en los reactores, incluyendo la vacancia de oxígeno, el tipo de combustible/materia prima, la deposición de carbono, la aglomeración y consideraciones económicas y ambientales. Cabe destacar que los avances tecnológicos en el ciclo químico en los reactores de lecho fluidizado permiten el uso de materias primas líquidas y sólidas, además de una amplia variedad de rutas químicas.
Esta revisión sugiere además que las características de los transportadores de oxígeno son significativas desde una perspectiva microscópica. Estas influyen en el rendimiento y la pureza de los productos químicos sintetizados. Por lo tanto, el método de síntesis de los transportadores de oxígeno desempeña un papel fundamental en la determinación del rendimiento general del proceso. Algunos métodos representativos incluyen las técnicas sol-gel, secado por aspersión, mezcla mecánica, impregnación, coprecipitación y granulación por congelación.
Considerando la enorme importancia de los portadores de oxígeno, como la perovskita, la espinela, el núcleo-capa y los portadores basados en Cu, Fe, Ni y Mn en los reactores de lecho fluidizado con bucle químico, el equipo profundiza en su estructura y propiedades físicas, así como en su rendimiento durante ciclos multiredox complejos. De esta manera, contribuyen al desarrollo de un estándar físico para los portadores de oxígeno en diversos procesos de conversión energética y química, incluyendo la producción de hidrógeno mediante reformado con vapor y disociación del agua, la síntesis de amoníaco mediante bucle de nitrógeno, combustibles y productos químicos derivados del gas de síntesis, olefinas ligeras y productos de oxidación selectiva.
Además, el presente trabajo enfatiza la importancia de controlar el régimen de fluidización y construir modelos de partículas que combinen propiedades termodinámicas y movimientos hidrodinámicos para optimizar el rendimiento en procesos de ciclo químico. También destaca la pérdida debida a tensiones de reacción térmica y química como un área de interés para futuras investigaciones.
La implementación de procesos de bucle químico en reactores de lecho fluidizado se ajusta a la creciente demanda de tecnologías de energía renovable sostenibles y bajas en carbono, en particular cuando se utiliza biomasa como materia prima junto con energía solar térmica para aplicaciones de captura y almacenamiento de carbono en bioenergía.
«Sus beneficios abarcan la generación de energía de bajas emisiones con separación inherente de dióxido de carbono, la reducción de la huella de carbono en la producción química, en particular de hidrógeno, y la descarbonización industrial . En general, se espera que esta revisión oriente el desarrollo futuro de los reactores de lecho fluidizado de bucle químico», concluye el Dr. Ling.
