Actualmente algunas plantas carboeléctricas tienen capacidad tecnológica para capturar el CO₂, no obstante, implementarla en países en vías de desarrollo podría tener altísimos costos² (cuadro 4). Pero otros procesos parecen ser prometedores, tanto en términos económicos como tecnológicos; uno es el de Gasificación Integrada en Ciclo Combinado (GICC), basado en el hecho de que el CO₂ puede ser capturado a partir del gas derivado del carbón, mediante procesos disponibles en la industria química. Otra tecnología prometedora es la combustión con oxígeno para formar CO₂ y H₂O, con la subsecuente condensación del vapor; ambas pueden llegar a reducir las emisiones de CO₂ hasta en 85 por ciento.

Hace 40 años se desarrolló una nueva configuración de planta de vapor: la de Ciclo Combinado, compuesta por una unidad de turbina-generador convencional consistente en una turbina de gas y un compresor conectados a la flecha del generador. Las turbinas de gas de ciclo sencillo tienen eficiencias de 30%, y los flujos resultantes de la combustión del gas se descargan a la atmósfera a muy altas temperaturas. La planta de ciclo combinado inyecta estos gases en Generadores de Vapor de Recuperación de Calor (GVRC) para producir vapor e impulsar una unidad de generación adicional con turbina de vapor; la ventaja de este tipo de plantas es que alcanzan eficiencias muy altas en su ciclo termodinámico (figura 1).

Desafortunadamente, los yacimientos de gas natural son muy escasos comparados con los de carbón, lo que vuelve muy atractivas las plantas carboeléctricas de ciclo combinado, ya que el carbón es el más barato de los combustibles fósiles. Por otra parte, las turbinas de gas sólo pueden ser operadas con combustible derivado del carbón, pero con un muy alto grado de pureza, esto es, libre de cenizas.³ Para hacer que el carbón sea útil en el proceso combinado de turbinas de gas y de vapor, se han desarrollado variantes de la planta de ciclo combinado como Gasificación Integrada en Ciclo Combinado, Combustión de Cama Fluidizada y Presurizada y Combustión de Carbón Pulverizado:

» Gasificación Integrada en Ciclo Combinado (GICC). La gasificación del carbón es una tecnología muy antigua, pero no fue sino hasta 1972 cuando la planta prototipo de 170 MW, en Lünen, Alemania, entró en operación. El éxito de esta tecnología ha quedado demostrado, ya que, por un lado, fue necesaria una confiabilidad aceptable en la gasificación del carbón y, por el otro, tuvo que ser desarrollado un proceso de ciclo combinado eficiente.

No obstante, las eficiencias mejorarán en la medida que se alcancen temperaturas de entrada a la turbina de gas cada vez más altas con un gas de carbón purificado. Esta tecnología ha demostrado tener eficiencias mayores a 45%, pero podría alcanzar hasta 53%.

En Europa están operando plantas de demostración a escala industrial en Buggenum, Holanda, y en Puertollano, España; en Estados Unidos, la planta de demostración de Polk Power está operando exitosamente. Las más recientes investigaciones en el desarrollo de la tecnología gic llevarán a una mayor capacidad de las plantas y, por lo tanto, a una reducción en los costos comparados con las plantas actuales.

» Combustión del Carbón Pulverizado (CCP). Esta tecnología puede alcanzar eficiencias de 50%, siempre y cuando tal desarrollo se diseñe como un proceso de la planta de ciclo combinado, para lo cual, el carbón debe quemarse a muy altas temperaturas y bajo una presión de 16 bar.⁴ La meta actual es que el gas alcance una temperatura de 1,250 grados Celsius en la turbina, con lo cual se lograría la máxima eficiencia en el diseño actual de turbinas de gas. Esta temperatura tiende a incrementarse con los adelantos futuros de la tecnología de turbinas de gas; sin embargo, las altas temperaturas de combustión del carbón promueven la formación de pequeñas partículas de ceniza; el problema es que, al igual que los compuestos alcaloides –principalmente componentes de calcio y de sodio–, estas cenizas deberán ser eliminadas antes de que el gas entre en la turbina, como ya se mencionó. Tal problema aún no ha sido resuelto, aunque se ha logrado un éxito modesto usando separadores de cama fija. Con todo esto, el nivel de pureza exigido por los fabricantes de turbinas de gas no se ha logrado todavía, sin embargo, recientemente se han reportado progresos importantes utilizando efectos electrostáticos (figura 2).