Producción de hidrógeno a partir de biomasa y su uso en celdas de combustible

M u c h o s Alerta Tecnológica

v e h í c u l o s

u t i l i z a n

biocombus tibles a base de A O N E G O Ó S R U ID U H S E E Y D L B A N I S Ó T I A S 013 C 2 U / M C B O bre U I m M D e B i O O E Nov C R D P E R I D T S R A A D P L E C N E

metanol

y

l mezclado

e t a n o

Industria y Comercio SUPERINTENDENCIA

Industria y Comercio SUPERINTENDENCIA

SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO Grupo Banco de Patentes Luis Antonio Silva Rubio - Coordinador Andrea Bermúdez Huertas Roberto Betancourt

Pontificia Universidad Javeriana Vicerrectoría de Investigación Dirección de Innovación Fanny Almario Mayor - Directora Paola Mojica G. Sergio Cuéllar

Diseño y Edición: Hernán Segura Sevillano Juan Sebastián Cruz Camacho Imagen de cubierta: ©123RF Imágenes de interiores: ©123RF

Créditos

Colaboración de: Edgar Fernando Castillo Monroy NOTA LEGAL Todos los contenidos, referencias, comentarios, descripciones y datos incluidos o mencionados en la presente alerta se ofrecen únicamente en calidad de información.

Contenido

CONTEXTUALIZACIÓN

NUEVAS TECNOLOGÍAS A NIVEL INTERNACIONAL

8 16

Solicitantes Tendencias Detalle de algunas patentes seleccionadas NUEVAS TECNOLOGÍAS A NIVEL NACIONAL

42

Desde una mirada estratégica

44

Alerta Tecnológica:

Noviembre 2013-Producción de Hidrógeno

FIGURAS Figura 1. Procesos para obtención de hidrógeno Figura 2. Proceso para obtención de hidrógeno a partir de biomasa, basado en la gasificación Figura 3. Rutas tecnológicas para la producción de hidrógeno a partir de líquidos bioderivados como el etanol Figura 4. Diagrama esquemático de una celda de combustible

Contenido Gráfico

GRÁFICAS Gráfica 1. Principales solicitantes versus actividad de patentamiento Gráfica 2. Países de origen de los solicitantes de patentes Gráfica 3. Subclases de los códigos CIP reportados en las solicitudes de patente Gráfica 4. Códigos de la CIP de acuerdo al número de solicitudes de patente en los que se cita

Contextualizaci贸n

Contextualización 1. GENERACIÓN DE HIDRÓGENO A PARTIR DE BIOMASA Generalidades técnicas El hidrógeno, actualmente, es uno de los principales insumos de la industria petrolera debido a la necesidad de convertir las fracciones pesadas con bajo valor agregado en cortes livianos combustibles, tales como el diésel. En el caso de las refinerías, son llamadas de conversión profunda aquellas que tienen una nueva configuración capaz de reducir la producción de fondos y asfaltenos, mediante el uso de operaciones catalíticas utilizando hidrógeno. De igual forma, el sector del transporte ha enfocado su atención hacia el hidrógeno debido a que su uso como combustible, en celdas con electrolitos sólidos, constituye una opción ambientalmente más sostenible. Sin embargo, para lograr la adopción del hidrógeno como combustible es necesario primero superar varias barreras tecnológicas importantes, siendo la principal la de reducir su costo de obtención.

Por todo lo anterior, la obtención de hidrógeno a partir de biomasa ha sido un tema de gran interés en los últimos cinco años. Adicionalmente, existe una fuerte tendencia a la producción de hidrógeno a partir del bioetanol con el propósito de disminuir la huella de carbono del proceso. El resultado de esto son dos procesos derivados: el reformado de etanol con vapor de agua y la oxidación parcial del etanol. El reto tecnológico para estos procesos es sintetizar los catalizadores heterogéneos idóneos. Por otra parte, se ha demostrado que es viable utilizar los residuos del tratamiento industrial de la caña de azúcar, lo cual permite afirmar que dicho proceso podría aplicarse, también, a materiales lignocelulósicos.

El proceso clásico de electrólisis del agua para producir hidrógeno ha sido estudiado mediante la combinación del uso de catalizadores y la radiación solar, mediante procesos fotocatalíticos.

Un posible material adecuado para ser utilizado como catalizador es el nitruro de carbono polimérico. Sin embargo y pese al conocimiento sobre los materiales y procesos necesarios, la principal limitante en el uso de las celdas de combustible, actualmente, es la baja eficiencia y el alto costo en la producción de hidrógeno, tanto en el sector de la generación eléctrica estacionaria como en su uso en el sector de transporte.

8

A mediano plazo, la gasificación y la pirólisis de biomasa han sido consideradas también como tecnologías prometedoras, pero estas deben demostrar su comercialidad a gran escala. La Figura 1 resume algunas de las rutas tecnológicas paralelas que se pueden utilizar para la obtención de hidrógeno y la Figura 2 muestra esquemáticamente el diagrama de flujo para obtener hidrógeno a partir la biomasa, partiendo del proceso de gasificación.

Figura

1.

Procesos para obtención de hidrógeno

Gas Natural

Biomasa Conversión Térmica

Reformado

Reformado

Purificación

Eólica

Ciclos Termoquímicos Fotoquímicos

Electrólisis

Conversión Biológica Gasificación Pirólisis

Purificación

Solar

Fermentación

HIDRÓGENO Fuente: Edgar Fernando Castillo Monroy

Alerta Tecnológica:

Noviembre 2013-Producción de Hidrógeno

9

Figura 2. Proceso para obtención de hidrógeno a

partir de biomasa, basado en la gasificación

Biomasa Secado y picado Gasificación y limpieza de gases

Procesamiento Desplazamiento C0 2 Separación

Catálisis Separación

Metanol

Separación

Hidrógeno

Catálisis Separación

Recircular

Refinar

Turbina de gas del calentador

Fischer Tropsch diesel Electricidad

Turbina de vapor

Fuente: Producción y almacenamiento de hidrógeno, 2013

La gasificación consiste en un conjunto de reacciones termoquímicas que se producen en un ambiente pobre en oxígeno. En ellas se transforma un sólido en una serie de gases susceptibles a ser utilizados en una caldera, una turbina o en un motor, después de ser tratados y acondicionados. Esta mezcla de gases es llamada gas de síntesis o “syngas”.

Cuando se analiza el caso de la producción de hidrógeno a partir del etanol obtenido por ruta biotecnológica (es decir, mediante la fermentación de azúcares) pueden diferenciarse las siguientes rutas (Figura 3).

10

Figura 3.

Rutas tecnológicas para la producción de hidrógeno a partir de líquidos bioderivados como el etanol

Biomasa bioresiduos

Fermentación

Bioetanol

Esterificación

Biodiesel

Digestión

Biogas CO + H 2

Gasificación

Metabolismo

H2 Fuente: Edgar Fernando Castillo Monroy

De la anterior figura es importante resaltar que el reformado de líquidos bioderivados consta en realidad de dos partes: 1) el reactor de reformado, donde tiene lugar la reacción con vapor de agua y 2) el sistema de purificación donde se realizan las reacciones denominadas WGS (Water Gas Shift) en las cuales al adicionar vapor de agua se logra convertir el CO en CO2 liberando hidrógeno (H2).

Alerta Tecnológica:

Noviembre 2013-Producción de Hidrógeno

11

2.

Celdas de combustible (Fuel cells)

Las celdas de combustible se conocen también como pilas de combustible o con su nombre en inglés: fuel cells. Estas celdas son un dispositivo electroquímico que transforma la energía química potencial en energía eléctrica. Estas pueden interpretarse también como un transductor similar a una batería normal. Sin embargo, a diferencia de una batería convencional, las celdas de combustible tienen una alimentación continua de reactivos y sus electrodos son catalizadores estables que no se desgastan en la operación. Los reactivos que alimentan la pila son dos, el combustible (que generalmente es hidrógeno) y el comburente fuente de oxígeno (generalmente es el aire). Los productos son nitrógeno, agua, energía eléctrica y calor (ver Figura 4).

Figura 4. Diagrama esquemático de una celda de combustible m

e-

0.7 V

+

Hidrógeno

Aire

H+

Ánodo Electrolito

H 2 2H + + 2e -

Nitrógeno + Agua

Cátodo

O 2 + 4H + + 4e -

2H 2 O

Fuente: Wikipedia, 2013

Las partes constitutivas principales de la celda son los electrodos (ánodo y cátodo) en los que ocurren las reacciones químicas, el electrolito que permite el paso selectivo de hidrogeniones al cátodo (en estado sólido, poroso y estable) y las placas bipolares que separan las celdas,

12

conducen los gases y evacuan el agua. Sin embargo y por otra parte, algunos fabricantes señalan que una pila de combustible está constituída por la asociación de varias celdas de combustible.

Las pilas de combustible pueden producirse bajo gran variedad de combinaciones tecnológicas que dependen, principalmente, del tipo de electrolito utilizado, la temperatura de operación y el tamaño de la generación eléctrica. De acuerdo con el tipo de electrolítico se distinguen las de membrana de polímero sólido (PEMFC), las de solución salina (AFC), las de ácido fosfórico (PAFC), las de carbonatos fundidos (MCFC) y las de óxidos sólidos (SOFC). Las temperaturas de trabajo también permiten diferenciarlas, ya que se existen tecnologías para baja temperatura (cerca a los 60-80°C) y muy alta temperatura (entre 600-1000°C).

Con el fin de brindar información veraz sobre los avances y novedades en este tema ponemos a su disposición la alerta tecnológica titulada “Producción de hidrógeno a partir de biomasa y su uso en celdas de combustible”. En este documento analizamos información de patentes identificadas los últimos cinco años en las bases de datos de más de 30 oficinas de patentes a nivel mundial (incluye Estados Unidos, Europa, Japón, la base latinoamericana Latipat y la base de datos nacional de la Superintendencia de Industria y Comercio). Para la búsqueda empleamos los siguientes códigos de clasificación internacional de patentes CIP y los códigos de Clasificación Cooperativa de Patentes CPC:

CIP

Definición

C01B3/00

Hidrógeno, mezclas gaseosas que contienen hidrógeno; separación del hidrógeno a partir de mezclas que lo contienen; purificación del hidrógeno

CPC

Definición

Y02E60/30

Tecnologías relacionadas con hidrógeno

Y02E60/36

Tecnologías de producción de hidrógeno desde fuentes libres de carbono

Y02E50/10

Tecnologías para la producción de combustible de origen no fósil-biocombustible

CIP: Clasificación Internacional de Patentes, establecida por el Arreglo de Estrasburgo de 1971, prevé un sistema jerárquico de símbolos independientes del idioma para clasificar las patentes y los modelos de utilidad según los distintos sectores de la tecnología a los que pertenecen (OMPI).

1

Alerta Tecnológica:

Noviembre 2013-Producción de Hidrógeno

13

Nuevas tecnologĂ­as a nivel internacional

Solicitantes Para realizar esta alerta analizamos 3427 solicitudes de patente relacionadas con producción de hidrógeno a partir de biomasa y su uso en celdas de combustible. De acuerdo con la información recolectada, y como se observa en la siguiente gráfica, el solicitante con mayor actividad de patentamiento en el

periodo de tiempo definido es Toyota Motor Co. Ltd. (Japón) con 117 solicitudes, seguido por Centre National Recherche Scientifique (Francia) con 90, Commissariat à l’Energie Atomique (Francia) con 51 y SAES Getters S.p.A. (Italia) con 49.

Actividad de Patentamiento

Principales solicitantes versus actividad de patentamiento

I

II

III

IX

V

VI VII VIII

IX

X

XI

XII XIII XIV XV XVI XVII XVIII XIX XX XXI

Solicitante GM GLOBAL TECH OPERATIONS INC (ESTADOS UNIDOS) H2 POWER SYSTEMS LTD (IRLANDA)

TOYOTA MOTOR CO LTD (JAPÓN)

HONDA MOTOR CO LTD (JAPÓN)

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE (FRANCIA)

GEN ELECTRIC (ESTADOS UNIDOS)

COMMISSARIAT ENERGIE ATOMIQUE (FRANCIA)

CERAM HYD (FRANCIA)

GETTERS SPA (ITALIA)

MCPHY ENERGY (FRANCIA)

LINDE AG (ALEMANIA)

BLACKLIGHT POWER INC (ESTADOS UNIDOS)

HITACHI LTD (JAPÓN)

UNIV JOSEPH FOURIER (FRANCIA)

ILIKA TECHNOLOGIES LTD (GRAN BRETAÑA)

BASF SE (ALEMANIA)

IFP ENERGIES NOUVELLES (FRANCIA)

KOREA INST SCI & TECH (COREA DEL SUR)

JX NIPPON OIL & ENERGY CORP (JAPÓN) TOYOTA ENG & MFG NORTH AMERICA (ESTADOS UNIDOS) GEESTHACHT GKSS FORSCHUNG (ALEMANIA)

Fuente: Espacenet, USPTO, Latipat, entre otras, 2013.

Adicionalmente, identificamos que de los 1496 alemanes (179) y franceses (100). En el caso solicitantes, la mayoría son estadounidenses de Latinoamérica encontramos 1 solicitante (366), seguidos por japoneses (232), argentino y 2 colombianos. En la siguiente

16

gráfica se presentan los demás países de actividad de patentamiento. orígen de los solicitantes líderes según la

Gráfica 2. Países de origen de los solicitantes de patentes O t ro s E s t a dos Un i dos

Rusia Chi na J a p ón I tal i a Gran B retañ a Core a d el Sur

Al e m a n i a

Franci a

Fuente: Espacenet, USPTO, Latipat, entre otras, 2013

En Estados Unidos, se destacan por su actividad de patentamiento las empresas General Electric con 28 solicitudes de patente seguida por Blacklight Power Inc. con 25 y General Motors Global Technology Operations Inc. con 23. En el caso de Japón se destaca Toyota Motor Co., Ltd. con 117, seguida por Hitachi Ltd. con 37 y Honda Motor Co., Ltd. con 36. En Alemania se destacan Linde AG con 41 solicitudes y BASF SE con 36. Por último, encontramos que las empresas francesas con mayor actividad de patentamiento son

Alerta Tecnológica:

Centre National Recherche Scientifique con 90, Commissariat à l’Energie Atomique con 51, Ceram Hyd S.A. y McPhy Energy cada una con 27 solicitudes de patente.

En el caso de Argentina está la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) con 3 solicitudes de patente y, en Colombia, los solicitantes identificados son dos personas naturales: Fanot Mondragó Pérez y Germán Alberto Sierra Gallego quienes, en conjunto, tienen una solicitud de patente.

Noviembre 2013-Producción de Hidrógeno

17

Tendencias Con el fin de determinar las tendencias la actividad de patentamiento y como se en esta tecnología, analizamos los observa en la siguiente gráfica, son B01J, Códigos de Clasificación Internacional que hace referencia a procedimientos (CIP) referenciados en las solicitudes de químicos o físicos, por ejemplo: catálisis o patente. De acuerdo con los resultados química de los coloides, y H01M, que hace obtenidos, la subclase C01B, que hace referencia a procedimientos o medios para No. de solicitud de EP2445998 referencia a elementos no metálicos y sus la conversión directa de la energía química patente compuestos, es la más representativa. en energía eléctrica.

Otras subclasesSolicitante importantes, a partir CTUde Clean Technology Universe AG (Suiza) Título en español Título en inglés

Sistema y proceso para tratamiento del gas producido en la gasificación de biomasa C01B

Elementos no metálicos, sus compuestos

B01J

o físicos, por ejemplo catálisis, química de los coloides.

System and Process for Treating Gas from a Biomass Procedimientos químicos Gasification

Gráfica 3. en Solicitada No Colombia Procedimientos o medios para la Subclases de los códigos directa de la energía química CIP reportados en las H01M conversión en energía eléctrica Oficinas donde se ha Estados Unidos, Oficina Europea de Patentes (EPO), solicitudes dela patente presentado Organización Mundial de laRecipientes Propiedad (OMPI) y paraIntelectual contener o almacenar solicitud

Contenido técnico

Actividad de patentamiento

3000 2500 2000 1500 1000 500

1B 01J B

C0

gases comprimidos, Canadá

licuados o solidificados, gasómetros de F17C capacidad fija, llenado o descarga Proceso para el enfriamiento del gas de síntesis (syngas)dea recipientes con gases comprimidos; una temperatura y presión específicas.

El gas es licuados o solidificados.

posteriormente enfriado a otras condiciones de Separación física o química en temperatura y presión B01D más bajas que las primeras. A general. continuación, el gas que ha sido enfriado dos veces se Aleaciones C22Cde aceite. trata en un absorbente Luego de que el aceite de acíclicosse o carbocíclicos. absorción abandona absorbente, regenera C07C el Compuestos térmicamente y se reciclaProcesos en unelectrolíticos estado más frío para o electroforéticos continuar la operación de limpieza del gas. El que ha para la producción de gas compuestos C25B sido enfriado y absorbidoinorgánicos es purificado mediante una o de no metales. etapa de adsorción utilizando un catalizador “dopado” para de de gasesrefinación. que contienen posteriormente ingresar aProducción la etapa La monóxido de carbono e hidrógeno a B M C D C C J novedad (y por lo tanto una reclamación 5 importante 1 7 H0 F17 B01 C22 C0 C2 C10 C10J partir de materias carbonosas sólidas adicional de la patente) la constituye el uso de un por procesos de oxidación parcial Códigos - CIP absorbente basado en un aceite. utilizando oxigeno o vapor Fuente: Espacenet, Latipat, entre otras,2013 2013 Fuente: Espacenet, USPTO,USPTO, Latipat, entre otras,

C I P co m p re n de secc i o n es y ca da u n a de es t as se di v i de e n va r i as c l ases , l as c u a l es es t á n i de n t i f i ca das p o r u n a l e t ra seg u i da de u n n ú m e ro de dos dí g i tos . Ade m á s , ca da c l ase se di v i de e n s u b c l ases , q u e se di s t i n g u e n p o r e l sí m b o l o de l a c l ase seg u i do de u n a l e t ra m ayú sc u l a ; es t as , a s u vez , se di v i de n e n g r u p os y s u b g r u p os , i de n t i f i ca dos p o r e l sí m b o l o de l a s u b c l ase seg u i do p o r dos n ú m e ros se p a ra dos p o r u n a b a r ra di ago n a l .

2

18

Adicionalmente, analizamos las clasificaciones internacionales de patentes CIP referenciadas en las solicitudes de patente y observamos que las invenciones en esta tecnología se enfocan principalmente al desarrollo de tecnologías relacionadas con hidrógeno, mezclas gaseosas que contienen hidrógeno, separación del hidrógeno a partir de mezclas que lo contienen; purificación del hidrógeno (C01B3/00); uso de disolventes o absorbentes de gases en

recipientes (F17C11/00); disposiciones o procesos auxiliares, (por ejemplo para controlar la presión, la circulación de fluidos, etc.) (H01M8/04); combinación de celdas de combustible con medios para la producción de reactivos o para el tratamiento de residuos (H01M8/06) y celdas de combustible con electrolitos sólidos (H01M8/10). En la siguiente gráfica se observan otros enfoques y sus definiciones.

G r á f i c a 4 . Códigos de la CIP de acuerdo al número de solicitudes de patente en los que se cita C01B

2500

F17C

H01M

1500 1000

H0QM8/10

H01M8/06

H01M8/04

H01M8/00

F17C11/00

C01B6/24

C01B3/02

C01B3/50

C01B3/04

C01B3/02

500 C01B3/00

Actividad de patentamiento

2000

Códigos - CIP

Alerta Tecnológica:

Noviembre 2013-Producción de Hidrógeno

19

C01B3/00

Hidrógeno, mezclas gaseosas que contienen hidrógeno; preparación del hidrógeno a partir de mezclas que lo contienen; purificación del hidrógeno.

C01B3/02

Producción de hidrógeno o de mezclas gaseosas que contienen hidrógeno.

C01B3/04

Producción de hidrógeno o de mezclas gaseosas que contienen hidrógeno por descomposición de compuestos inorgánicos, por ejemeplo de amoniaco.

C01B3/50

Separación del hidrógeno o de los gases que lo contienen a partir de mezclas gaseosas, p ej. purificación.

C01B31/02

Preparación de carbono.

C01B6/24

Hidruros que contienen al menos dos metales, pe. Li (AlH4).

F17C11/00

Uso de disolventes o absorbentes de gases en recipientes.

H01M8/00

Elementos con combustible; su fabricación.

H01M8/04

Elementos con combustible; su fabricación. Disposiciones o procesos auxiliares por ejemplo para controlar la presión, para la circulación de fluidos

H01M8/06

Combinación de elementos con combustible con medios para la producción de reactivos o para el tratamiento de residuos.

H01M8/10

Elementos con combustible con electrolitos sólidos.

Fuente: Espacenet, USPTO, Latipat, entre otras, 2013

20

Alerta Tecnol贸gica:

Noviembre 2013-Producci贸n de Hidr贸geno

21

Detalle de algunas patentes seleccionadas A continuación se presentan algunas tecnológicos sobre la producción de solicitudes de patente que, en su conjunto, hidrógeno a partir de biomasa y su uso en evidencian las tendencias en desarrollos celdas de combustible:

No. de solicitud de patente Solicitante Título en español Título en inglés Solicitada en Colombia Oficinas donde se ha presentado la solicitud Contenido técnico

EP2445998 CTU Clean Technology Universe AG (Suiza) Sistema y proceso para tratamiento del gas producido en la gasificación de biomasa System and Process for Treating Gas from a Biomass Gasification No Estados Unidos, Oficina Europea de Patentes (EPO), Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (OMPI) y Canadá Proceso para el enfriamiento del gas de síntesis (syngas) a una temperatura y presión específicas.

El gas es posteriormente enfriado a otras condiciones de temperatura y presión más bajas que las primeras. A continuación, el gas que ha sido enfriado dos veces se trata en un absorbente de aceite. Luego de que el aceite de absorción abandona el absorbente, se regenera térmicamente y se recicla en un estado más frío para continuar la operación de limpieza del gas. El gas que ha sido enfriado y absorbido es purificado mediante una etapa de adsorción utilizando un catalizador “dopado” para posteriormente ingresar a la etapa de refinación. La novedad importante (y por lo tanto una reclamación adicional de la patente) la constituye el uso de un absorbente basado en un aceite.

Fuente: Espacenet, USPTO, Latipat, entre otras, 2013

22

No. de solicitud de patente

EP2445998

No. de solicitud de Solicitante patente

CA2805901 CTU Clean Technology Universe AG (Suiza) Sistema y proceso para tratamiento del gas producido en Enerkem Inc. (Canadá) la gasificación de biomasa

Título en español Solicitante

Uso de partículas de carbón en laGas producción de gas de System and Process for Treating from a Biomass Gasification síntesis y en reformado de hidrocarburos

Título en inglés Título en español Solicitada en Título en inglés Colombia

Use of Char Particles in the Production of Synthesis Gas No and in Hydrocarbon Reforming

Solicitada en se ha Oficinas donde Estados Unidos, Oficina NoEuropea de Patentes (EPO), Colombia presentado la Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (OMPI) y solicitud Canadá Oficinas donde se ha Canadá, Organización Mundial de la Propiedad Intelectual Proceso para el enfriamiento del gasUnidos de síntesis (syngas) a Contenido técnico presentado la (OMPI) y Estados una temperatura y presión específicas.

El gas es solicitud posteriormente enfriado a otras condiciones de temperatura y presión bajas que las primeras.

A Proceso para producir gasmás de síntesis (syngas) a partir de Contenido técnico continuación, el gas queque ha las sido enfriado de dos vecesque se biomasa, procesos en los partículas carbón trata en un absorbente Luego dedeque el aceite se de son formadas durante de la aceite. gasificación biomasa absorción abandona el absorbente, se regenera utilizan como catalizadores de las reacciones. Las térmicamente se recicla en un ser estado más fríocomo para partículas de ycarbón pueden utilizadas continuar la en operación de limpieza gas. El gas térmico que ha catalizadores un gasificador o en del un reformador sido enfriado absorbido es purificado mediantecomo una siempre que los ycompuestos gaseosos formados etapa de adsorción utilizando un catalizador “dopado” para resultado de la gasificación de biomasa como metano, posteriormente a la etapa de refinación. La alcanos livianos, ingresar compuestos aromáticos-fenólicos o novedad importante (y por lo tanto una reclamación alquitrán, puedan ser reformados o convertidos en gas de adicional de la patente) la constituye el uso de un síntesis. absorbente basado en un aceite.

Fuente:Espacenet, Espacenet,USPTO, USPTO,Latipat, Latipat,entre entre otras, otras, 2013 Fuente:

Alerta Tecnológica:

Noviembre 2013-Producción de Hidrógeno

23

No. de solicitud de patente Solicitante Título en español

CN103011072 Tianjin University (China) Método y dispositivo para la preparación de hidrógeno de alta pureza a partir de biomasa

Method and Device for Preparing High-purity Hydrogen Título en inglés from Biomass No. de solicitud de EP2445998 patente Solicitada en No Colombia CTU Clean Technology Universe AG (Suiza) Solicitante Oficinas donde se ha Sistema y proceso para tratamiento del gas producido en Título en español China la gasificación de biomasa presentado la solicitud System and Process for Treating Gas from a Biomass Título en inglés Gasification Método y un dispositivo para preparar hidrógeno de alta Contenido técnico Solicitada en pureza a partir de biomasa.

NoEsta presenta un proceso Colombia químico-térmico para la preparación de biomasa dividido en tres etapas denominadas gasificación de biomasa, Oficinas donde se ha carbonización Estados Unidos, Oficina de Patentes (EPO),del por etapas deEuropea la biomasa y reacción presentado la Organización Mundial de lacombustible Propiedad Intelectual y carbón con agua.

El gas generado(OMPI) por la solicitud Canadá gasificación de la biomasa suministra toda la energía requerida por la línea de producción, tanto la energía Procesocomo para ellaenfriamiento del gas de síntesis a Contenido técnico térmica eléctrica, de tal manera que(syngas) la única una temperatura presiónla específicas.

El gas es fuente externa de y energía constituye la biomasa.

El posteriormente enfriado a otras condiciones de proceso de carbonización por etapas de la biomasa supera temperatura y presión más bajas que las primeras. A los defectos de bajo rendimiento y baja actividad de la continuación, el gas que ha sido enfriado dos veces se reacción de formación de carbón que se encuentran en el trata en un absorbente de aceite. Luego de que el aceite de proceso convencional de carbonización, mejorándolo de absorción abandona el absorbente, se regenera una manera significativa ya que acopla una más reacción térmicamente y se recicla en un estado frío lenta para decontinuar carbonización a baja temperatura y una carbonización la operación de limpieza del gas. El gas que ha rápida a alta tanto, lamediante reacción una del sido enfriadotemperatura. y absorbidoPor es lo purificado carbón con el agua se acelera y el consumo de energía de etapa de adsorción utilizando un catalizador “dopado” para esta misma reacción se reduce. contenido de hidrógeno posteriormente ingresar a la Eletapa de refinación.

La del gas primario generado está sobre el 85% y puede ser novedad importante (y por lo tanto una reclamación igual o mayor 99.99% después de la purificación. adicional deal la patente) la constituye el uso de un absorbente basado en un aceite.

Fuente: entre otras, otras,2013 2013 Fuente:Espacenet, Espacenet,USPTO, USPTO, Latipat, Latipat, entre

24

No. de solicitud de patente Solicitante

CN102874750 Anhui University of Science and Technology (China)

Método para preparar hidrógeno a través de la Título en español gasificación pirolítica de biomasa y coque bajo un campo No. de solicitud de de EP2445998 microondas patente Method for Making Hydrogen through Pyrolytic Gasification Título en inglés of CTU Biomass Coke under Microwave Field Cleanand Technology Universe AG (Suiza) Solicitante Solicitada en Título en español Colombia

No Sistema y proceso para tratamiento del gas producido en la gasificación de biomasa

System and Process for Treating Gas from a Biomass Oficinas donde se ha Título en inglés Gasification China presentado la solicitud Solicitada en No Colombia Esta solicitud describe un método para la preparación de Contenido técnico a través de Oficina un proceso pirolítico de biomasa Oficinas donde se hahidrógeno Estados Unidos, Europea de Patentes (EPO), y bajo un campo de de microondas, el que se caracteriza presentado la coque Organización Mundial la Propiedad Intelectual (OMPI) y por comprender las siguientes etapas: solicitud Canadá Utilizando biomasa fresca como materia prima, Proceso enfriamiento del gas síntesis (syngas) a Contenido técnico cloruro de para zinc elcomo catalizador y eldecoque como medio una temperatura y presiónseespecíficas.

El gas de es absorbente de microondas realiza un proceso posteriormente enfriado a otras condiciones de pirolisis utilizando una fuente de microondas como fuente y presión más bajas que las primeras. A detemperatura energía que ha uniformemente sido enfriado dosla veces se - continuación, Después eldegasmezclar materia trata el encatalizador un absorbente decoque, aceite. Luego de queun el aceite de prima, y el se colecta producto absorción abandona el absorbente, se regenera volátil que se forma debido al proceso de gasificación térmicamente y se recicla en un estado más frío para pirolítica continuar la operación de limpieza del gas. El gas que ha Utilizando nitrógeno como gas de purga y transporte, sido enfriado y absorbido es purificado mediante una se remueve el alquitrán, el agua y la ceniza mediante el uso etapa de adsorción utilizando un catalizador “dopado” para de un sistema de enfriamiento que utiliza mezclas de hielo posteriormente ingresar a la etapa de refinación. La y agua novedad importante (y por lo tanto una reclamación - adicional Finalmente utiliza unla sistema de separación de lasepatente) constituye el uso de de un gases para obtener hidrógeno gaseoso absorbente basado en un aceite.

Fuente:Espacenet, Espacenet,USPTO, USPTO,Latipat, Latipat,entre entre otras, otras, 2013 2013 Fuente:

Alerta Tecnológica:

Noviembre 2013-Producción de Hidrógeno

25

No. de solicitud de No. de solicitud patentede patente Solicitante Solicitante

EP2445998 EP2540663

CTU Clean Technology Universe AG (Suiza) Neste Oil (Finlandia) Sistema y proceso para tratamiento del gas producido en Título en español Método para ajustar la relación de hidrogeno/monóxido de la gasificación biomasa Título en español carbono en gas de síntesis System and Process for Treating Gas from a Biomass Título en inglés Gasification Method for Adjusting Hydrogen to Carbon Monoxide Ratio Título en inglés in Synthesis Gas Solicitada en No Colombia Solicitada en No Colombia Oficinas donde se ha Estados Unidos, Oficina Europea de Patentes (EPO), la Organización Mundial de Europea la Propiedad Intelectual (OMPI) y Estados Unidos, Oficina de Patentes (EPO), Oficinaspresentado donde se ha solicitud Canadá Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (OMPI) y presentado la Uruguay solicitud Proceso para el enfriamiento del gas de síntesis (syngas) a Contenido técnico una temperatura y presión específicas.

El gas es Método para ajustar la relación hidrógeno/monóxido de Contenido técnico posteriormente enfriado a otras condiciones de carbono del gas de síntesis (syngas) contaminado por temperatura y presión más bajas que las primeras. A impurezas de azufre, involucrado en una reacción WGS continuación, el gas que ha sido enfriado dos veces se (Water Debidodeaaceite. la presencia deque las el impurezas trataGas en unShift). absorbente Luego de aceite de de absorción azufre, el proceso WGSeldebe ser implementado como abandona absorbente, se regenera tratamiento de unygas Sin un embargo, WGS puede térmicamente se “agrio”. recicla en estado elmás frío para proveer buenos resultados utilizando un catalizador continuar la operación de limpieza del gas. El gas queno ha sulfitado.

Estos mejoramientos proveen condiciones que sido enfriado y absorbido es purificado mediante una contribuyen a mejorarutilizando la conversión del monóxido de etapa de adsorción un catalizador “dopado” para carbono en dicha reacción.

Los hidrocarburos o derivados posteriormente ingresar a la etapa de refinación. La obtenidos este método pueden ser una posteriormente novedadpor importante (y por lo tanto reclamación refinados y utilizados para la producción de combustibles o adicional de la patente) la constituye el uso de un lubricantes para motores de aceite. combustión interna. absorbente basado en un

Fuente: Espacenet, USPTO,Latipat, Latipat,entre entreotras, otras,2013 2013 Fuente: Espacenet, USPTO,

26

No. de solicitud de patente Solicitante No. de solicitud de Título en español patente

TítuloSolicitante en inglés Solicitada en Título en español Colombia Título en inglés Oficinas donde se ha presentado Solicitadalaen solicitud Colombia

CN101437750 Hrein Energy Inc., Aluminum Hyomen Gijutsu Kenkyu y Ichikawa Masaru (Japón) Generador de hidrógeno y aparato para hidrogenación EP2445998 Hydrogen and Hydrogenation Apparatus CTU Generator Clean Technology Universe AG (Suiza) Sistema y proceso para tratamiento del gas producido en No de biomasa la gasificación System and Process for Treating Gas from a Biomass Gasification Estados Unidos, Oficina Europea de Patentes (EPO), Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (OMPI), Noy Canadá China, Japón

Contenido técnico deUnidos, hidrógeno que opera mediante Oficinas donde se haGenerador Estados Oficina Europea de Patentes (EPO), la de hidruros orgánicos Intelectual en la presencia presentado la deshidrogenación Organización Mundial de la Propiedad (OMPI)de y un catalizador, mediante el uso de un recipiente reactor con solicitud Canadá una estructura multitubular. Este reactor está conformado el enfriamiento del gas síntesis (syngas)un a Contenido técnico porProceso dos para tubos concéntricos, unodeque contiene una temperatura y presión específicas.

El gas es catalizador para la combustión del combustible y el otro, un posteriormente enfriado otras condiciones de catalizador necesario para la adeshidrogenación.

Los dos temperatura presión más las primeras.

A reactores son ysituados lado bajas a ladoque radialmente en el continuación, el gas que ha sido enfriado dos veces se arreglo tubular y están separados por la pared metálica del tratainterior. en un absorbente aceite. Luego de que el aceite de tubo De igual de manera, la patente incluye un absorción abandona el absorbente, se regenera dispositivo para el proceso de síntesis de los hidruros térmicamente y se recicla en un estructura estado más frío para orgánicos, el que tiene la misma multitubular continuar la operación de limpieza del gas.

El gas que ha descrita anteriormente. En este caso un tubo contiene un sido enfriado y absorbido es purificado mediante una catalizador para producir hidruros orgánicos a partir de etapa de adsorción utilizando un catalizador “dopado” para hidrocarburos insaturados y el otro tubo está diseñado posteriormente ingresar a la etapa de refinación. La para retirar el calor de la reacción. novedad importante (y por lo tanto una reclamación adicional de la patente) la constituye el uso de un absorbente basado en un aceite.

Fuente:Espacenet, Espacenet,USPTO, USPTO,Latipat, Latipat,entre entre otras, otras, 2013 2013 Fuente:

Alerta Tecnológica:

Noviembre 2013-Producción de Hidrógeno

27

No. de solicitud de patente No. de solicitud de Solicitante patente

Título en español Solicitante Título enen inglés Título español

LT2011047 Lietuvos Energetikos Institutas y Vytauto Didziojo EP2445998 University (Lituania) Método para la extracción del hidrógeno a partir del agua CTU Clean Technology Universe AG (Suiza) Sistema proceso para tratamiento gasWater producido en Methodyfor Extraction of Hydrogendel from la gasificación de biomasa

System and Process for Treating Gas from a Biomass Solicitada Título enen inglés No Gasification Colombia Solicitada en No Oficinas donde se ha Colombia Lituania presentado la solicitud Oficinas donde se ha Estados Unidos, Oficina Europea de Patentes (EPO), presentado la Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (OMPI) y La invención está relacionada con un método para la Contenido técnico solicitud Canadá obtención de energía a partir de hidrógeno y, en particular, deeleste gas a partir deldeagua.

El invento sea Proceso para enfriamiento del gas síntesis (syngas) Contenido técnico la extracción caracteriza porque muestra se puedeEl producir una temperatura y presióncómo específicas. gas es hidrógeno mediante enfriado la descomposición las moléculas posteriormente a otras de condiciones de deltemperatura agua cuando se insertan nanogotas de aguaA y presión más bajas que las primeras. “energética” en el una membrana.

Esto se logra llevando el continuación, gas que ha sido enfriado dos veces se agua hasta fase de vapor y luego forzando trata en unlaabsorbente de aceite.

Luego de queelelvapor aceitede de absorción abandona el absorbente, regenera agua hasta llegar a nanogotas, las cuales se pueden ser térmicamente y se recicla en un estado más eléctrico frío para aceleradas continuamente mediante un campo continuar la operaciónende lalimpieza gas. El gasdequeuna ha para ser insertadas capa del superficial sido enfriado y absorbido es selectivo purificadodemediante membrana que permite el paso átomos una de etapa deDe adsorción utilizandolaunenergía catalizador “dopado” hidrógeno. esta manera cinética de para las posteriormente ingresar la etapa energéticos de refinación. de La nanogotas excede los a niveles novedad importante por lo unae reclamación comunicación entre los (y átomos de tanto oxígeno hidrógeno, adicional de patente) lamolecular constituyey el de un permitiendo su laseparación su uso posterior absorbente en un selección en labasado superficie deaceite. la membrana.

Fuente: Espacenet, USPTO,Latipat, Latipat,entre entreotras, otras,2013 2013 Fuente: Espacenet, USPTO,

28

No. de solicitud de patente

EP2445998

CTU Clean Technology Universe AG (Suiza) Solicitante No. de solicitud de KR20090099915 patente Sistema y proceso para tratamiento del gas producido en Título en español la gasificación de biomasa Solicitante Korea Institute of Science & Technology (Corea del Sur) System and Process for Treating Gas from a Biomass Título en inglés Gasification Método y aparato para producción biológica de gas Título en español hidrógeno a partir de residuos orgánicos utilizando un Solicitada en microrganismo inhibidor de laNo producción de metano y un Colombia gas de purga

and Apparatus for Bio-hydrogen Production Oficinas Estados Unidos, Oficina Europea deGas Patentes (EPO), Título endonde inglésse haMethod from Organic Waste Inhibitor Intelectual for Methane presentado la Organización MundialbydeUsing la Propiedad (OMPI) y Producing Microorganisms and Gas Purging solicitud Canadá Solicitada en Contenido técnico Colombia

Nodel gas de síntesis (syngas) a Proceso para el enfriamiento una temperatura y presión específicas.

El gas es posteriormente enfriado a otras condiciones de Oficinas donde se ha temperatura y presión más bajas que las primeras. A Corea Surenfriado dos veces se presentado la continuación, el gas que hadel sido solicitud trata en un absorbente de aceite. Luego de que el aceite de absorción abandona el absorbente, se regenera Aparato para producir hidrógeno partir de unfrío residuo Contenido técnico térmicamente y se recicla en una estado más para orgánico que mejora la activación de un microorganismo continuar la operación de limpieza del gas. El gas que ha capaz reducir yla absorbido presión parcial del gas lo mediante que favorece sido de enfriado es purificado una la etapa producción de hidrógeno.

El aparato comprende varios de adsorción utilizando un catalizador “dopado” para recipientes, uno ingresar para el aalmacenamiento del residuo posteriormente la etapa de refinación.

La orgánico, otro para el biorreactor generador de hidrógeno y novedad importante (y por lo tanto una reclamación unadicional tercero que para lalaseparación deselautiliza patente) constituyedelelhidrógeno uso de de un losabsorbente otros componentes del biogás. basado en un aceite.

Espacenet, USPTO, Latipat, entre otras,2013 2013 Fuente:Fuente: Espacenet, USPTO, Latipat, entre otras,

Alerta Tecnológica:

Noviembre 2013-Producción de Hidrógeno

29

No. de solicitud de patente Solicitante Título en español

KR20130023134 IFP Energies Nouvelles (Francia) Reactor-intercambiador para la producción de hidrógeno con un sistema integrado de generación de vapor

Exchanger-reactor for the Production of Hydrogen with an Título en inglés Integrated Steam Generation Bundle No. de solicitud de EP2445998 patente Solicitada en CTU Clean TechnologyNo Universe AG (Suiza) Solicitante Colombia Títulodonde en español Oficinas se ha presentado la solicitud Título en inglés

Sistema proceso para tratamiento del gasEuropea producido Coreaydel Sur, Estados Unidos, Oficina de en la gasificación de biomasa Patentes (EPO), Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (OMPI), Brasil, Japón, Francia, China, Canadá y System and Process for Treating Gas from a Biomass México Gasification

Reactor-intercambiador utilizado para el reformado de No aceites y alcoholes que incrementa su eficiencia al utilizar un sistema generador de vapor que permite llevar a cabo las reacciones endotérmicas del proceso. El reactor utiliza Oficinas donde se ha múltiples Estados Unidos, Oficina Europea de Patentes tubos bayoneta, acoplados desde el(EPO), domo presentado la Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (OMPI) y superior del reactor hasta el fondo del mismo. Ya que los solicitud Canadá para las reacciones tubos bayoneta son utilizados químicas endotérmicas, estos se encuentran rodeados por Proceso para el enfriamiento del gas de síntesis (syngas) a Contenido técnico un tubo a manera de coraza por el cual fluye un gas de una temperatura y presión específicas. gas es chimenea. Del tubo coraza se extiende un tuboEldestinado posteriormente enfriado a otras condiciones de para la salida del gas de chimenea frío, luego de su paso temperatura y presión más bajas que las primeras.

A por el reactor.

El reactor-intercambiador comprende continuación, el interno gas que ha sido enfriado dos se también un bafle paralelo a las paredes deveces la coraza trata en un absorbente de aceite.

Luego de que el aceite de y un conjunto de tubos verticales acoplados a las paredes. absorción el absorbente, se regenera Estos tubos abandona verticales están diseñados para producir térmicamente y se recicla en un estado más frío para vapor de agua, ya que reciben un flujo de agua desde el continuar la operación de limpieza delobtiene gas. El gas ha fondo del reactor.

De esta manera se una que mezcla sido enfriado y absorbido es purificado mediante una de líquido y vapor que se dirige a un colector en la parte etapa dedel adsorción catalizador “dopado” para superior domo enutilizando donde seunseparan y, posteriormente posteriormente ingresar la etapa de refinación. se conduce el vapor a losa tubos bayoneta para llevarLa a novedad importante (y por lo tanto una reclamación cabo el proceso de reformado de los aceites y los adicional de la patente) la constituye el uso de un alcoholes. absorbente basado en un aceite.

Contenido técnico Solicitada en Colombia

Fuente:Espacenet, Espacenet,USPTO, USPTO, Latipat, Latipat, entre entre otras, otras, 2013 2013 Fuente:

30

solicitud No. No. de de solicitud dede patente patente Solicitante Solicitante Título español Título en en español

EP2445998 CN101519186 CTU Clean AG (Suiza) GM Global Tech Technology OperationsUniverse Inc. (Estados Unidos) Sistema y proceso para tratamiento del gas producido en Activación de hidruros metálicos la gasificación de biomasa

Título inglés Título en en inglés

System and Process for Treating Gas from a Biomass ActivationGasification of Metal Hydrides

Solicitada Solicitada en en Colombia Colombia

No No

Oficinas donde Oficinas donde sese ha ha presentado presentado la la solicitud solicitud

Estados Unidos, Oficina Europea de Patentes (EPO), Organización Mundial la Propiedad China de y Corea del SurIntelectual (OMPI) y Canadá

Proceso paralaelactivación enfriamiento gas demetálicos. síntesis (syngas) a Contenido técnico Proceso para dedel hidruros Algunos Contenido técnico una temperatura y presión específicas.

El gas es hidruros metálicos permiten el almacenamiento reversible y enfriadopara a que otras de la posteriormente liberación de hidrógeno estecondiciones gas pueda ser temperatura y presión más generador bajas que de laspotencia. primeras.Sin A utilizado en un equipo o motor continuación, el gas que ha sido enfriado dos veces se embargo, las superficies de algunos hidruros metálicos o trata en un de absorbente aceite. Luego de ser que oxidadas el aceite de precursores hidruros de metálicos pueden o absorción el que absorbente, se regenera pueden tener abandona recubrimientos inhiben la absorción del térmicamente se recicla en un estado más frío para hidrógeno y pory ende, dificultan su liberación.

Dichos continuar la operación de limpieza del gas.

El gas que ha materiales pueden ser suspendidos en un líquido sido enfriado y absorbido es purificado mediante para una apropiado y sujetos a un proceso de cavitación etapalas de adsorción utilizando un catalizador “dopado” para romper superficies impermeables al hidrógeno o para posteriormente ingresar a la etapa de refinación.

La fracturar sus partículas lo que permitiría el paso de novedadfresco importante (y de por lo tanto una reclamación hidrógeno a través ellos. adicional de la patente) la constituye el uso de un absorbente basado en un aceite.

Fuente:Espacenet, Espacenet,USPTO, USPTO,Latipat, Latipat,entre entreotras, otras, 2013 2013 Fuente:

Alerta Tecnológica:

Noviembre 2013-Producción de Hidrógeno

31

No. de solicitud de patente

US8354553

Solicitante

Hanwha Chemical Corporation (Corea del Sur) Método para la preparación de complejos hidruros de metales de transición que contienen grupos aril o alquil como materiales de almacenamiento de hidrógeno

Título en español

No. en deinglés solicitud dePreparation Method of Organic-transition Título EP2445998 Metal Hydride patente Complexes Containing Aryl Group or Alkyl Group as StorageUniverse Materials CTU Hydrogen Clean Technology AG (Suiza) Solicitante

Solicitada en Título en español Colombia

Sistema y proceso para tratamiento del gas producido en No la gasificación de biomasa System and Process for Treating Gas from a Biomass

inglés OficinasTítulo dondeense ha presentado la Solicitada en solicitud

Estados Unidos, Oficina Europea de Patentes (EPO), Gasification Taiwán, Corea del Sur, Japón y China

Contenido técnico

Método para preparar hidruros orgánicos que contienen

No

Colombia

Oficinas donde se ha Unidos, para Oficina Europea de Patentes (EPO), metalesEstados de transición que se puedan utilizar como presentado la materiales Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (OMPI) destinados al almacenamiento seguro y lay solicitud Canadá de hidrógeno. Dichos liberación de cantidades masivas

hidruros contienen grupos aril o grupos alquil en su Proceso para el enfriamiento del gas de síntesis (syngas) a composición química. El método comprende dos etapas: la una temperatura y presión específicas.

El gas es primera consiste en la preparación de un agente complejo posteriormente enfriado a otras condiciones de reductor mediante la reacción un metal y temperatura y presión másdebajas que alcalino-térreo las primeras. A una continuación, mezcla de compuestos que van desde el gas quearomáticos ha sido enfriado dos vecesC10 se hasta C20 átomos de carbono en un solvente polar.

En la trata en un absorbente de aceite. Luego de que el aceite de segunda, esteabandona agente complejo reductor hace absorción el absorbente, se se regenera reaccionar con un haluro orgánico en la más ausencia de térmicamente y se recicla en un estado frío para hidrógeno para producir un hidruro metálico de transición.

El continuar la operación de limpieza del gas. El gas que ha método ventajas de minimizar mediante el númerouna y sido posee enfriadolas y absorbido es purificado cantidad subproductos de un la catalizador reacción y“dopado” producepara un etapa de de adsorción utilizando hidruro metálico deingresar transición maneradesegura sin que posteriormente a de la etapa refinación.

La ocurra el proceso unas novedad importantede(y desnaturalización por lo tanto una bajo reclamación condiciones de reacción moderadas. adicional de la patente) la constituye el uso de un

Contenido técnico

absorbente basado en un aceite.

Fuente: Espacenet, USPTO,Latipat, Latipat,entre entreotras, otras, 2013 2013 Fuente: Espacenet, USPTO,

32

No. de solicitud de patente

EP2445998 CTU Clean Technology Universe AG (Suiza)

Solicitante

No. de solicitud de Título en español patente

KR20110092581 Sistema y proceso para tratamiento del gas producido en la gasificación de biomasa System and Process for Treating Gas from a Biomass Emsco Ltd (Corea del Sur) Gasification

Solicitante Título en inglés Solicitada en Título en español

Noincluye tanque de Artefacto vibratorio que almacenamiento de hidrógeno

Colombia

Oficinas donde se ha

Estados Unidos, Oficina Europea de Patentes (EPO),

solicitud

Canadá

Título enpresentado inglés la A Vibration Organización de laHydrogen PropiedadStorage Intelectual (OMPI) y DeviceMundial Subsume Tank Solicitada en Contenido técnico Colombia

No del gas de síntesis (syngas) a Proceso para el enfriamiento una temperatura y presión específicas.

El gas es posteriormente enfriado a otras condiciones de temperatura y presión bajas que las primeras. A Oficinas donde se ha Coreamás del Sur continuación, el gas que ha sido enfriado dos veces se presentado la trata en un absorbente de aceite. Luego de que el aceite de solicitud absorción abandona el absorbente, se regenera térmicamente y se recicla un estadonecesario más frío para para Sistema de almacenamiento deenhidrógeno Contenido técnico la operación de limpieza del gas. La El gas que ha el usocontinuar de motores eléctricos en vehículos. invención sido enfriado y absorbido es purificado mediante una incluye un dispositivo de vibración conectado con el tanque etapa de adsorción utilizando un catalizador “dopado” para de almacenamiento de un hidruro metálico en una cantidad posteriormente ingresar a la etapa de refinación. La fija, denovedad manera importante tal que el movimiento vibratorio induce una (y por lo tanto una reclamación mejor adicional y más rápida de laliberación patente)del la hidrógeno. constituye el uso de un absorbente basado en un aceite.

Fuente: Espacenet, USPTO, Latipat,entre entreotras, otras,2013 2013 Fuente: Espacenet, USPTO, Latipat,

Alerta Tecnológica:

Noviembre 2013-Producción de Hidrógeno

33

No. de solicitud de patente No. de solicitud de Solicitante patente

Solicitante Título en español

EP2445998

KR20120139034 CTU Clean Technology Universe AG (Suiza) Sistema y proceso para tratamiento del gas producido en Inha Industry Partnership Institute (Corea del Sur) la gasificación de biomasa

Método sintonización espaciado entre capas en Systemde and Process forde Treating Gas from a Biomass compuestos de óxido de grafeno utilizados para Gasification almacenamiento de hidrógeno Solicitada en No Título en inglés Colombia Tuning Method of Interlayer Spacing in Graphene Oxide Composites for Hydrogen Storage Oficinas donde se ha Estados Unidos, Oficina Europea de Patentes (EPO), Solicitada en presentado la Organización Mundial deNo la Propiedad Intelectual (OMPI) y Colombia solicitud Canadá

Título en español Título en inglés

Oficinas donde técnico se ha Contenido presentado la solicitud Contenido técnico

Proceso para el enfriamiento del gas de síntesis (syngas) a Corea del Sur una temperatura y presión específicas.

El gas es posteriormente enfriado a otras condiciones de temperatura y presión más bajas que las primeras. A Método que permite controlar espaciado continuación, el gas que haelsido enfriadoentre dos capas veces de se un trata óxido de grafeno para que resulte útil para el en un absorbente de aceite. Luego de que el aceite de almacenamiento de hidrógeno.

Para cumplir este absorción abandona el absorbente, se con regenera propósito se inyecta entre el óxido de térmicamente y sedióxido reciclade encarbono un estado más frío para grafeno a temperatura y adelungas. nivel continuar la operaciónambiente de limpieza El de gaspresión que ha medio-alto.

El óxido de grafeno se prepara bajo el método sido enfriado y absorbido es purificado mediante una de etapa exfoliación química utilizando un polvo de grafito.para El de adsorción utilizando un catalizador “dopado” proceso de exfoliación química incluye unadeetapa en la que posteriormente ingresar a la etapa refinación.

La el novedad óxido de importante grafito es (y mecánicamente agitado en una por lo tanto una reclamación solución mezclada de un ácido diluido y uneloxidante adicional de la patente) la constituye uso depor un espacio de 12 a 24 horas. absorbente basado en un aceite.

Fuente: Espacenet,USPTO, USPTO,Latipat, Latipat,entre entreotras, otras,2013 2013 Fuente: Espacenet,

34

No. de solicitud de No.patente de solicitud de patente Solicitante Solicitante Título en español Título en español Título inglés Título en en inglés Solicitada en Solicitada en Colombia Colombia

EP1500631 EP2445998 Japan Science & Technology Agency (Japón) CTU Clean Technology Universe AG (Suiza) Compuesto orgánico conductor eléctrico que contiene Sistema y proceso para tratamiento del gas producido en hidrogeno la gasificación de biomasa System and Process for Treating Gas from a Biomass Hydrogen-containing Electrically GasificationConductive Organic Compound No No

Oficinas donde se ha Estados Unidos, Oficina Europea de Patentes (EPO), Oficinas donde se ha Estados Unidos, Oficina Europea de Patentes presentado la Organización Mundial de la Propiedad Intelectual(EPO), (OMPI) y presentado la Organización Mundial de laCanadá Propiedad Intelectual (OMPI), solicitud solicitud Japón y Australia Proceso para el enfriamiento del gas de síntesis (syngas) a Contenido técnico una temperatura y presión gas de es Contenido técnico Electrolito sólido compuesto de específicas. una mezcla de Elóxidos posteriormente enfriado a otras condiciones de calcio y aluminio (12Cao 7Al2O3) que contiene un ion temperatura y presióna más bajas que las de primeras.

A negativo de hidrógeno una concentración 1x1018 continuación, el gas que hadesido enfriadoproviene dos veces cm3 o más. El ion negativo hidrógeno de se un trata en un absorbente Luego de que el aceite componente primario dedeunaceite. ion hidruro incorporado en de la absorción abandona el absorbente, se regenera mezcla de óxidos referida, con el objetivo de que el térmicamente seunrecicla en un estado másconductor frío para material pase de yser elemento aislante a uno continuar la operación defuente limpiezalumínica, del gas.aEltemperatura gas que ha cuando se irradie con una sido enfriado y absorbido es purificado mediante una ambiente y a presión normal. Este invento, además, puede etapa de un catalizador “dopado” proveer un adsorción electrolitoutilizando sólido capaz de conducir un para ion posteriormente ingresar a la etapa de La negativo de hidrógeno y proporcionar los refinación. medios para novedad importante (y por ello sólido tanto hasta una reclamación liberar un ion hidruro desde una fase adicional de la patente) la constituye el uso de un gaseosa utilizando un campo eléctrico. absorbente basado en un aceite.

Fuente: Espacenet,USPTO, USPTO,Latipat, Latipat,entre entreotras, otras, 2013 2013 Fuente: Espacenet,

Alerta Tecnológica:

Noviembre 2013-Producción de Hidrógeno

35

No. de solicitud de patente No. de solicitud de Solicitante patente

Solicitante Título en español Título en inglés Título en español

EP2445998

US2013209354 CTU Clean Technology Universe AG (Suiza) Sistema y proceso para tratamiento del gas producido en Ford Global Technologies LLC (Estados Unidos) la gasificación de biomasa

Método para mejorar conductividad de System and Process forlaTreating Gas fromtérmica a Biomass sistemas de almacenamiento Gasification de hidrógeno

Solicitada en TítuloColombia en inglés

No Method of Enhancing Thermal Conductivity in Hydrogen Storage Systems Oficinas donde se ha Estados Unidos, Oficina Europea de Patentes (EPO), Solicitada en NoPropiedad Intelectual (OMPI) y presentado la Organización Mundial de la Colombia solicitud Canadá

Oficinas dondetécnico se ha Contenido presentado la solicitud Contenido técnico

Proceso para el enfriamiento del gas de síntesis (syngas) a una temperatura y Estados presión Unidos específicas.

El gas es posteriormente enfriado a otras condiciones de temperatura y presión más bajas que las primeras. A Método para producir el almacenamiento continuación, el gas un quematerial ha sidopara enfriado dos veces se reversible hidrógeno dentro de deun trata en unde absorbente de aceite.

Luego quetanque el aceite de absorción abandona absorbente, seunaregenera almacenamiento.

El métodoelincluye la carga de mezcla y se recicla en un estado frío para detérmicamente una amida metálica y un hidruro metálicomás al tanque de continuar la operación de limpieza del gas. produzcan El gas que ha almacenamiento para que, al reaccionar, un sido enfriado y absorbido escomo purificado mediante una material compuesto que sirva conductor térmico. etapa de adsorción un catalizador “dopado” para Este material incluyeutilizando una estructura tridimensional que posteriormente ingresar a la etapa de refinación. contiene un metal conductor.

El método para La el novedad importante (y por lo tanto una reclamación almacenamiento reversible de hidrógeno permite que el adicional sea de absorbido la patente)o laliberado constituye el uso de hidrógeno dependiendo de un la absorbente basado en un aceite. concentración y la temperatura a la que se encuentre.

Fuente:Espacenet, Espacenet,USPTO, USPTO,Latipat, Latipat,entre entre otras, otras, 2013 2013 Fuente:

36

No. de solicitud de patente No. de solicitud de Solicitante patente

Solicitante Título en español Título en inglés Título en español

EP2445998

US2011142752 CTU Clean Technology Universe AG (Suiza) Sistema y proceso para tratamiento del gas producido en Ford Global Technologies LLC (Estados Unidos) la gasificación de biomasa System and Process for Treating Gas from a Biomass Materiales para el almacenamiento de hidrógeno Gasification Hydrogen Storage Materials No

Título en inglésen Solicitada Colombia Solicitada en No Colombia Oficinas donde se ha Estados Unidos, Oficina Europea de Patentes (EPO), presentado la Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (OMPI) y Oficinas donde se ha solicitud Canadá Estados Unidos y China presentado la solicitud técnico Proceso para el enfriamiento del gas de síntesis (syngas) a Contenido una temperatura y presión específicas.

El gas es Contenido técnico Esta invención hace referencia a loscondiciones sistemas de posteriormente enfriado a otras de almacenamiento hidrógeno serprimeras. utilizadosA temperatura y de presión más que bajaspueden que las para alimentarel gas las que celdas combustible continuación, ha sidodeenfriado dos vecesque se suministrarían energía eléctrica a un motor vehicular.

Esta trata en un absorbente de aceite. Luego de que el aceite de solicitud describe que elel sistema puedesetener dos absorción abandona absorbente, regenera compartimentos: el que un frío material térmicamente yuno se en recicla en el un núcleo estadoes más para absorbente de hidrógeno rodeado de una coraza de continuar la operación de limpieza del gas. El gas que un ha hidruro metálico cristalino que encierra, al menos, una sido enfriado y absorbido es purificado mediante una porción material descrito.

El otro compartimento etapadel deprimer adsorción utilizando un catalizador “dopado” para es posteriormente uno cuyo sistema incluye capa intermedia de un ingresar a una la etapa de refinación.

La hidruro metálico amorfo que, al menos parcialmente, está novedad importante (y por lo tanto una reclamación colocada el patente) núcleo del absorbente adicionalentre de la la material constituye el uso dey la un coraza de hidruro metálico absorbente basado en uncristalino. aceite.

Fuente: Espacenet,USPTO, USPTO,Latipat, Latipat,entre entreotras, otras,2013 2013 Fuente: Espacenet,

Alerta Tecnológica:

Noviembre 2013-Producción de Hidrógeno

37

No. de solicitud de No. de solicitud patente de patente Solicitante Solicitante

EP2445998 US2010236767

Solicitada Solicitada en en Colombia Colombia

NoNo

CTU Clean Technology Universe AG (Suiza) Toyota Jidoshokki y Toyota Motor Co., Ltd. (Japón) Sistema y proceso para tratamiento del gas producido en Título en español la gasificación de biomasa Título en español Dispositivo para el almacenamiento de hidrógeno gaseoso System and Process for Treating Gas from a Biomass Título en inglés Hydrogen Gas Storing Device Título en inglés Gasification

Oficinas donde Estados Unidos, Oficina Europea de Patentes (EPO), Oficinas donde se se ha ha Estados Unidos, Organización Mundial Intelectual de la Propiedad presentado Organización Mundial de la Propiedad (OMPI) y presentado la la Intelectual (OMPI), Japón, China y Alemania solicitud Canadá solicitud Proceso para el enfriamiento del gas de síntesis (syngas) a Contenido técnico Contenido técnico El sistema descrito hace referencia al arreglo estructural una temperatura y presión específicas.

El gas es queposteriormente pueden tener diferentes módulos de tanques enfriado a otras condiciones que de contienen hidruros metálicos destinados a proveer el temperatura y presión más bajas que las primeras. A almacenamiento de hidrógeno en un vehículo eléctrico. continuación, el gas que sido enfriado dos veces se Cada módulo incluye un ha elemento cilíndrico poroso, trata enpara un absorbente Luego de quecon el aceite de diseñado direccionardeelaceite. flujo de hidrógeno, surcos absorción abandona el absorbente, se regenera rectos formados en la superficie externa. Los surcos están térmicamente y se recicla en un estado más frío que para diseñados para que permitan el ensamble de aletas continuar operación limpieza de del gas.

El gas que ha definen un lagrupo de de cámaras intercambio que sido enfriado y absorbido es purificado acomodan los hidruros metálicos.

Ya que losmediante módulos una de tanques acomodados en un una carcasa estos pueden etapa están de adsorción utilizando catalizador “dopado” para tomar una forma ingresar predeterminada.

La carcaza contiene posteriormente a la etapa de refinación.

La tuberías para la conducción de un fluido que transporta novedad importante (y por lo tanto una reclamación calor al sistema puede la serconstituye conducido el poruso las aletas adicional de ylaque patente) de un de absorbente los módulos.basado en un aceite.

Fuente: Espacenet,USPTO, USPTO,Latipat, Latipat,entre entreotras, otras,2013 2013 Fuente: Espacenet,

38

No. de solicitud de EP2445998 No. de solicitud JP2009196863 patente de patente CTUUniversity Clean Technology Universe AGCorporation (Suiza) Solicitante Hiroshima y Taiheiyo Cement Solicitante (Japón) Sistema y proceso para tratamiento del gas producido en Título en español Proceso de manufactura de material almacenador de Título en español la gasificación de biomasa Título en inglés Título en inglés Solicitada Solicitada en en Colombia Colombia

hidrógeno System and Process for Treating Gas from a Biomass Manufacturing ProcessGasification of Hydrogen Storage Material No No

Oficinas donde Estados Unidos, Oficina Europea de Patentes (EPO), Oficinas donde se se ha ha Estados Unidos, Organización Mundial de la Propiedad presentado Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (OMPI) y presentado la la Intelectual (OMPI), Japón, China y Alemania solicitud Canadá solicitud Proceso para el enfriamiento del gas de síntesis (syngas) a Contenido técnico Contenido técnico Proceso de manufactura de un material que almacena una temperatura y presión específicas.

El gas es hidrógeno que incluye amidas de magnesio e hidruros de enfriado a otras condiciones de litio.posteriormente El proceso comprende una primera etapa de molienda temperatura más de bajas que primeras. para micronizar ylospresión materiales amida delas magnesio y elA continuación, gas que ha sido dos veces se hidruro de litio y, el posteriormente, unaenfriado etapa de tratamiento trata en un absorbente de aceite.

Luego de que el aceite de térmico bajo un ambiente de vacío hasta alcanzar una sola absorción abandona el absorbente, se regenera fase compuesta principalmente de imidas magnesio-litio.

El térmicamente y se recicla en un más frío para hidrógeno es absorbido dentro delestado material siempre y continuar la operación de limpieza del gas.

El gas que ha cuando este se mantenga micronizado. De esta manera se incrementa la capacidad de almacenamiento de hidrógeno sido enfriado y absorbido es purificado mediante una ya etapa que de este material puede liberar el gas a baja adsorción utilizando un catalizador “dopado” para temperatura. posteriormente ingresar a la etapa de refinación. La novedad importante (y por lo tanto una reclamación adicional de la patente) la constituye el uso de un absorbente basado en un aceite.

Fuente: Espacenet,USPTO, USPTO,Latipat, Latipat,entre entreotras, otras,2013 2013 Fuente: Espacenet,

Alerta Tecnológica:

Noviembre 2013-Producción de Hidrógeno

39

Nuevas tecnologĂ­as a nivel nacional

En la base de datos de la Superintendencia producción de hidrógeno a partir de biomasa de Industria y Comercio hallamos una y su uso en celas de combustibles solicitud de patente relacionada con la

No. de solicitud de patente Solicitante Fecha de presentación de la solicitud Título

09-111111 Virent Energy Systems, Inc (Estados Unidos)

7 de octubre de 2010

Síntesis de combustibles líquidos y químicos de hidrocarburos oxigenados

Estado de la solicitud

En trámite

Publicada en otra oficina

Estados Unidos (US2008216391) y la Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (OMPI)

Contenido técnico

Procesos y sistemas de reacción necesarios para la conversión de hidrocarburos oxigenados hacia hidrocarburos. En el caso de los compuestos oxigenados se trata de cetonas y alcoholes los cuales pueden ser convertidos en combustibles líquidos como gasolina, diésel o combustible Jet. El proceso involucra la conversión de hidrocarburos mono-oxigenados tales como alcoholes, cetonas, aldehídos, furanos, ácidos carboxílicos, dioles, trioles, polioles hacia hidrocarburos C4+, alcoholes o cetonas por medio de un mecanismo de condensación.

Los hidrocarburos oxigenados pueden ser originados por diversas fuentes, pero es preferible que sean derivados a partir de la biomasa.

Fuente: SIC 2013

42

Alerta Tecnol贸gica:

Noviembre 2013-Producci贸n de Hidr贸geno

43

DESDE UNA MIRADA ESTRATÉGICA Destacamos que la utilización del hidrógeno como fuente energética primaria ha sido objeto de un importante proceso de investigación y de apropiación tecnológica en los últimos años. Muchos de los esfuerzos de inventiva e innovación realizados cuentan con el soporte de centros de investigación y compañías multinacionales vinculadas a la industria automotriz. Dado que el desarrollo y evolución de las celdas de combustible puede ser adaptado a las condiciones particulares de demanda de energía que tienen los vehículos, necesidad de suministro rápido, bajo costo, autonomía y seguridad, surge, entonces, la necesidad de contar con una fuente confiable de hidrógeno (en primera instancia) y con las facilidades de almacenamiento y transporte que este gas necesita.

Para el caso particular de la producción de hidrógeno a partir de la biomasa, puede señalarse que se identifica una tendencia importante para lograr que la calidad del gas de síntesis (syngas), producto del proceso de gasificación de la biomasa, esté en capacidad de aportar la máxima cantidad de hidrógeno y que se disminuya la producción de metano y de CO2. Es por esta razón que se han desarrollado catalizadores selectivos que permitan acelerar la reacción WGS, aun cuando estén presentes distintos contaminantes como los derivados del azufre. De esta manera, el proceso convencional de reformado de metano podría ser optimizado ya que se

44

tendría una fuente adicional de hidrógeno a partir de la reacción Water Shift.

El uso de microorganismos o de agentes biológicos para la conversión del metano en hidrógeno en los gases de síntesis o en el biogás también se ha explorado, pero con pocas referencias a sus condiciones operacionales tales como tiempo de residencia o tiempo de retención hidráulico. Se conoce que una de las principales desventajas de los procesos biotecnológicos para la producción de hidrógeno es la escasa selectividad de las cepas conocidas y los grandes tiempos de retención del sustrato que actualmente se conocen.

Merecen especial atención los hallazgos inventivos relacionados con el proceso de reformado de alcoholes o aceites (incluidos estos como biocombustibles).

Algunas patentes dan a entender que se han explorado posibilidades catalíticas para la obtención de hidrógeno a partir de etanol e incluso de ésteres de ácidos grasos. Lo anterior permitiría una interesante combinación de suministro de un biocombustible a los vehículos ya que el hidrógeno que alimentaría la celda de combustible se generaría in situ y, de esta forma, se obtendría la energía necesaria para el motor eléctrico. Tal combinación tecnológica abriría la posibilidad para un suministro renovable completo de energía para el sector transporte.

Un tema que hasta ahora se inicia de manera sostenida es el de la obtención de hidrógeno a partir de biomasa utilizando agua supercrítica. Existen muy pocas referencias pero se cree que podría ser una opción que permitiría reducir el costo del hidrógeno derivado del proceso de reformado. Por otro lado, una de las opciones tecnológicas convencionales para la obtención de hidrógeno es la correspondiente a la electrólisis del agua.

El principal inconveniente técnico que ofrece esta ruta es el alto consumo de energía que se requiere para la operación de este tipo de dispositivos, a pesar del gran atractivo industrial que ofrece ya que puede proveer un hidrógeno prácticamente puro. Es importante señalar cómo este

Alerta Tecnológica:

tema ha sido abordado en las patentes, principalmente, como un intento por reducir el uso de fuentes no renovables de energía para el proceso por medio del uso de fuentes fotocatalíticas solares.

También se ha tratado este tema en lo concerniente a la formación de nanogotas de agua sometidas a un fuerte proceso de excitación energética para darle paso a la separación del H2 y del O2 utilizando una membrana microporosa.

Otro tema que es posible distinguir de manera notoria en la producción de patentes sobre hidrógeno en los últimos años es el de las necesidades de almacenamiento que este gas requiere cuando se utiliza en vehículos eléctricos basados en celdas de

Noviembre 2013-Producción de Hidrógeno

45

combustible. Los métodos tradicionales de almacenamiento de tipo físico que se conocen y utilizan en refinerías e instalaciones industriales no son aplicables directamente a las pequeñas unidades móviles que podrían tener los vehículos. El desarrollo de la tecnología de materiales que posean la capacidad de absorber y liberar grandes cantidades de hidrógeno para su uso en motores determinará la viabilidad de esta fuente energética para la industria automotriz. Es posible observar que, en los últimos años, se ha presentado una fuerte tendencia en el desarrollo de hidruros metálicos como material de absorción.

46

Los investigadores se han concentrado en buscar cómo maximizar la cantidad de hidrógeno absorbido por gramo de hidruro, en el estudio de la conductividad térmica y eléctrica de estos materiales, así como en la forma de evitar la saturación superficial de los sólidos y en cómo insertar iones metálicos que mejoren la conductividad.

En este campo, la mayor producción de patentes se concentra en algunos países (Japón, Corea del Sur y Estados Unidos) y, casi siempre, estas son generadas por compañías productoras y ensambladoras de vehículos.

Industria y Comercio SUPERINTENDENCIA

Esta alerta fue publicada por la Superintendencia de Industria y Comercio, en el mes de Noviembre de 2013, Bogotá, Colombia.

Cualquier inquietud o información tecnológica adicional, por favor consultar al Banco de Patentes al teléfono (57) 1 5870000 ext 30022 o al correo electrónico grbanpatentes@sic.gov.co

Carrera 13 No. 27 - 00 Pisos 3, 4, 5 y 10 Bogotá - Colombia Conmutador: (57 1) 587 00 00 Fax: (57 1) 587 02 84 Call Center: (57 1) 592 04 00