Hielo seco a partir de CO₂ biogénico: cómo se produce y cuándo es viable

El hielo seco a partir de CO₂ biogénico se obtiene mediante la separación del dióxido de carbono del biogás en una instalación de purificación, su limpieza, licuefacción y expansión hasta formar "nieve", que posteriormente se prensa en gránulos o bloques. Químicamente, no difiere del hielo seco procedente de otras fuentes; la diferencia radica en el origen del carbono, que proviene de la biomasa y no de combustibles fósiles. Esto es relevante para el balance climático, pero no altera los requisitos tecnológicos ni de calidad.

De dónde procede el CO₂

El biogás suele contener varias decenas por ciento de CO₂, que se elimina durante la purificación para obtener biometano. El flujo de CO₂ que sale de la instalación puede estar limpio o contaminado con restos de metano, aire, humedad y compuestos de azufre, dependiendo de la tecnología empleada (véase Purificación: comparación de tecnologías). El aprovechamiento del CO₂ se describe en el texto CO₂ biogénico de plantas de biogás.

Cómo se produce el hielo seco

1. Purificación. Eliminación de agua, compuestos de azufre, compuestos orgánicos volátiles, restos de metano y otros contaminantes, según el uso previsto del producto.
2. Licuefacción. El CO₂ se licúa a presión elevada y temperatura reducida (el punto triple del CO₂ es aproximadamente 5,18 bar y −56,6 °C, por lo que el líquido solo existe por encima de esta presión).
3. Expansión. El CO₂ líquido se expande hasta la presión atmosférica, lo que provoca que una parte se convierta en gas y otra en nieve fina. El gas generado durante la expansión puede recircularse en el sistema.
4. Prensado. La nieve se prensa en gránulos (pellets) o bloques. Los parámetros de prensado influyen en la densidad y la velocidad de sublimación.

Requisitos de calidad

El hielo seco utilizado en contacto con alimentos debe cumplir los requisitos para el CO₂ como aditivo alimentario (denominación E 290 en el Reglamento (CE) n.º 1333/2008) y los estándares de calidad aplicados en la industria de gases técnicos, como las directrices de la EIGA. Para el producto técnico (limpieza, refrigeración en transporte), los requisitos son menos estrictos. Los requisitos para el CO₂ de grado alimentario son elevados, por lo que el flujo bruto procedente de la purificación suele requerir una limpieza adicional y análisis de laboratorio. La calidad la determinan el proveedor de la instalación y el cliente; no debe asumirse que todo flujo "es apto".

Aplicaciones

• Refrigeración y transporte de productos alimentarios y farmacéuticos.
• Limpieza por chorro (eliminación sin residuos de contaminantes de superficies).
• Industria alimentaria: enfriamiento, congelación y mezclado en procesos.
• Efectos visuales y gastronomía, siempre que se respeten las normas de uso seguro.

¿Tiene sentido económico?

La rentabilidad depende de la escala (cantidad de CO₂ disponible), la pureza del flujo, la distancia al mercado y a los clientes, así como del coste de licuefacción y refrigeración. El hielo seco tiene un tiempo de almacenamiento limitado (sublima), por lo que la logística es exigente. En muchos casos, es más rentable aprovechar el CO₂ en forma líquida, mientras que el hielo seco es una de las formas que permiten suministrar el producto a clientes sin tanque criogénico. Este aspecto determina si la inversión es viable y requiere un análisis del mercado de clientes.

Aspecto climático

El CO₂ procedente de la biomasa forma parte del ciclo corto del carbono. El hielo seco, tras sublimarse, vuelve a la atmósfera, por lo que no constituye un almacenamiento permanente de carbono. El beneficio radica en que sustituye al CO₂ de origen fósil allí donde este se habría utilizado. Para la eliminación permanente de CO₂ se emplean soluciones como BECCS; véase BECCS y almacenamiento de CO₂ biogénico. Las declaraciones ambientales deben basarse en metodologías de balance, no en el eslogan "bio".

¿Cuánto hielo seco se obtiene de un flujo de CO₂?

Al expandir CO₂ líquido a presión atmosférica, solo una parte de la masa se convierte en nieve sólida, mientras que el resto vuelve a ser gas; esta proporción depende de la presión y la temperatura del líquido antes de la expansión y, en sistemas típicos, es inferior a la mitad. Una instalación bien diseñada comprime y licúa de nuevo el gas evaporado, reduciendo así la pérdida de CO₂. Por tanto, para la planificación es necesario consultar al proveedor sobre el rendimiento en todo el ciclo, no solo sobre la capacidad de la prensa. Además, debe considerarse el consumo energético para la refrigeración, que suele ser un factor decisivo en el balance de costes.

Preguntas a considerar antes de tomar una decisión

• ¿Qué pureza tiene el flujo de CO₂ procedente de la tecnología de purificación disponible y es posible mejorarla?
• ¿Cuántos clientes hay a una distancia razonable y cuál es su demanda a lo largo del año (estacionalidad)?
• ¿El producto será alimentario o técnico, y qué análisis de calidad serán necesarios?
• ¿Qué ocurre con el CO₂ en los periodos de baja demanda?

Seguridad

El hielo seco provoca quemaduras por frío y su sublimación en espacios cerrados desplaza el oxígeno. En el almacenamiento y transporte se emplean ventilación y envases permeables al gas (no debe cerrarse el hielo seco en recipientes herméticos). Las normas de seguridad de uso deben derivarse de la ficha de datos de seguridad del proveedor y de los procedimientos de la instalación.