Integración Térmica Guiada por Pinch para la Producción de Hidrógeno a partir de Residuos Plásticos Mixtos
Autores: Medaiyese, Fiyinfoluwa Joan; Nasiri Ghiri, Maryam; Nasriani, Hamid Reza; Khajenoori, Leila; Khan, Khalid
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Integración Térmica Guiada por Pinch para la Producción de Hidrógeno a partir de Residuos Plásticos Mixtos
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Residuos plásticos
Producción de hidrógeno
Rendimiento energético
Integración de calor
Consumo de servicios públicos
Pirólisis
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La conversión de residuos plásticos en hidrógeno ofrece una prometedora vía de transformación de residuos en valor, pero su viabilidad industrial está limitada por la alta demanda de energía externa asociada con el procesamiento termoquímico. Este estudio evalúa el rendimiento energético de la producción de hidrógeno a partir de residuos plásticos mixtos mediante pirólisis y reformado de vapor en línea, con un enfoque en la reducción del consumo de servicios públicos a través de la integración sistemática de calor. Se desarrolló un modelo de proceso en estado estable en Aspen Plus para una mezcla representativa de polietileno, polipropileno y poliestireno, seguido de un análisis energético detallado y la integración de calor basada en pinch utilizando Aspen Energy Analyser. Se cuantificaron los requisitos básicos de servicios públicos y se compararon con configuraciones optimizadas que incorporan modificaciones dirigidas a la red de intercambiadores de calor. El análisis del caso base identificó un calor recuperable significativo, lo que permitió reducir los servicios públicos externos totales de 7.14 a 2.88 GJ h-1, lo que corresponde a una disminución del 59.6% en la demanda de servicios públicos. Los escenarios de integración de calor secuencial redujeron aún más las cargas de calefacción y refrigeración mientras se mantenía la operabilidad del proceso, demostrando la efectividad de un diseño iterativo guiado por pinch. Los resultados muestran que los sistemas de hidrógeno a partir de residuos plásticos a alta temperatura no necesitan estar dominados por servicios públicos cuando la integración energética se incorpora en la etapa de diseño. Estos hallazgos destacan la integración de calor como un habilitador crítico para mejorar la eficiencia energética y la sostenibilidad de las rutas de pirólisis-reformado y proporcionan un marco sólido para desarrollar una producción de hidrógeno escalable y baja en carbono a partir de residuos plásticos.
Descripción
La conversión de residuos plásticos en hidrógeno ofrece una prometedora vía de transformación de residuos en valor, pero su viabilidad industrial está limitada por la alta demanda de energía externa asociada con el procesamiento termoquímico. Este estudio evalúa el rendimiento energético de la producción de hidrógeno a partir de residuos plásticos mixtos mediante pirólisis y reformado de vapor en línea, con un enfoque en la reducción del consumo de servicios públicos a través de la integración sistemática de calor. Se desarrolló un modelo de proceso en estado estable en Aspen Plus para una mezcla representativa de polietileno, polipropileno y poliestireno, seguido de un análisis energético detallado y la integración de calor basada en pinch utilizando Aspen Energy Analyser. Se cuantificaron los requisitos básicos de servicios públicos y se compararon con configuraciones optimizadas que incorporan modificaciones dirigidas a la red de intercambiadores de calor. El análisis del caso base identificó un calor recuperable significativo, lo que permitió reducir los servicios públicos externos totales de 7.14 a 2.88 GJ h-1, lo que corresponde a una disminución del 59.6% en la demanda de servicios públicos. Los escenarios de integración de calor secuencial redujeron aún más las cargas de calefacción y refrigeración mientras se mantenía la operabilidad del proceso, demostrando la efectividad de un diseño iterativo guiado por pinch. Los resultados muestran que los sistemas de hidrógeno a partir de residuos plásticos a alta temperatura no necesitan estar dominados por servicios públicos cuando la integración energética se incorpora en la etapa de diseño. Estos hallazgos destacan la integración de calor como un habilitador crítico para mejorar la eficiencia energética y la sostenibilidad de las rutas de pirólisis-reformado y proporcionan un marco sólido para desarrollar una producción de hidrógeno escalable y baja en carbono a partir de residuos plásticos.