Medición y captura de dióxido de carbono (CO₂) mediante el uso de sensores ambientales

Abstract

En este trabajo, diseñamos e implementamos un sistema integrado de monitoreo y captura de CO₂ en tiempo real en un modelo a escala (prototipo) de una planta de producción de hidrógeno esmeralda mediante reformado de metano. Dado que esta es la fuente industrial más importante de hidrógeno y el CO₂ se libera como subproducto, proponemos medir y retener este gas en un único sistema asequible y de bajo costo. Monitoreamos este gas con un sensor basado en la resonancia de Helmholtz. La señal se desplazó con la concentración de CO₂ y utilizamos una placa Arduino Due y Python para capturarla. Elegimos capturarlo en un reactor de columna de burbujeo con hidróxido de sodio, ya que hemos estudiado la adsorción con óxidos metálicos, la precipitación con carbonato y membranas porosas. Hemos realizado dos pruebas, con y sin burbujeo, para producir CO₂ a partir de bicarbonato de sodio y ácido acético como fuente de laboratorio sustituta. El sensor ha mostrado la evolución del CO₂ en tiempo real, en ambas configuraciones, con una respuesta más rápida pero más dispersa cuando se forzó el burbujeo (coeficiente de variación de 10.5 %) frente a una respuesta más estable sin burbujeo (5.3 %), y una validación del modelo del resonador con un error relativo del 19.2 % frente a la velocidad del sonido teórica.