ES3014176T3

ES3014176T3 - System and method for passive collection of atmospheric carbon dioxide

Info

Publication number: ES3014176T3
Application number: ES19758289T
Authority: ES
Inventors: Klaus Lackner; Shreyans Kedia; Brinton Carlson; Robert Page; Venkatram Choodamani; Allen Wright
Original assignee: Arizona State University ASU; Arizona State University Downtown Phoenix campus
Current assignee: Arizona State University ASU; Arizona State University Downtown Phoenix campus
Priority date: 2018-02-22
Filing date: 2019-02-21
Publication date: 2025-04-21
Anticipated expiration: 2039-02-21
Also published as: AU2019226096A1; PL3755453T4; DK3755453T3; AU2019226096B2; WO2019165151A1; US11738300B2; CL2020002152A1; US20250381513A1; US20230347278A1; US20200398214A1; EP3755453A4; PL3755453T3; AU2023285826B2; BR112020016871A2; US12343674B2; EP3755453A1; AU2023285826A1; EP3755453B1; AU2025256131A1

Abstract

Se describe un sistema y un método para la recolección pasiva de dióxido de carbono atmosférico. El sistema incluye una cámara de recolección con una primera abertura y un sistema de regeneración de sorbente. El sistema también incluye un cuerpo de captura acoplado a una estructura de soporte, que puede moverse mediante ella. El cuerpo de captura incluye un material absorbente y es móvil mediante la estructura de soporte para adoptar una configuración de recolección en la que al menos una parte del cuerpo de captura está en contacto con un flujo de aire natural externo a la cámara de recolección, de modo que el dióxido de carbono atmosférico es capturado por el material absorbente. Además, se describe una configuración de liberación en la que al menos una parte del cuerpo de captura, que contiene el dióxido de carbono capturado, es operada por el sistema de regeneración dentro de la cámara de recolección, de modo que el dióxido de carbono capturado se libera para formar un gas enriquecido. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema y método para la recogida pasiva de dióxido de carbono atmosférico

Campo técnico

Los aspectos de este documento se refieren generalmente a la recogida pasiva de dióxido de carbono atmosférico.

Antecedentes

La necesidad de tecnologías para retirar el dióxido de carbono del aire ambiental está bien establecida. Además de la conservación, los procedimientos de reducción de carbono, y los esfuerzos de capturain situ,será necesario retirar una cantidad significativa de dióxido de carbono de la atmósfera para evitar una crisis de cambio climático inminente. Sin embargo, las tecnologías todavía son nuevas y los primeros procedimientos de captura del aire requieren grandes cantidades de energía para funcionar. Dado que el dióxido de carbono en el aire ambiental está muy diluido, los colectores de CO<2>atmosférico pueden superar rápidamente un presupuesto energético ajustado para la aspiración y el procesamiento del aire en masa. Adicionalmente, los sistemas de recogida de dióxido de carbono convencionales a menudo presentan la desafortunada combinación de ser costosos y frágiles. Los dispositivos de captura convencionales también tienen a menudo un gran gasto de inversión inicial junto con un alto coste de funcionamiento.

Un sistema y método para la recogida pasiva de dióxido de carbono atmosférico se da a conocer en el documento US20017/361271 A1.

Sumario

Según un aspecto no reivindicado, un sistema para la recogida pasiva de dióxido de carbono atmosférico incluye una cámara de recolección que tiene una primera abertura y un sistema de regeneración de sorbente que incluye un medio de liberación, un emisor de medio de liberación, y un extractor de líquidos. El sistema también incluye un cuerpo de captura acoplado a y que puede moverse mediante una estructura de soporte. La estructura de soporte tiene al menos una primera porción en el interior de la cámara de recolección y una segunda porción fuera de y por encima de la cámara de recolección a una altura. El cuerpo de captura incluye un material sorbente y puede moverse mediante la estructura de soporte para estar en una configuración de recogida en la que al menos una porción del cuerpo de captura capaz de capturar dióxido de carbono está en contacto con un flujo de aire natural fuera de la cámara de recolección de modo que se captura dióxido de carbono atmosférico mediante el material sorbente, y una configuración de liberación en la que al menos una porción del cuerpo de captura que mantiene el dióxido de carbono capturado está en contacto con el medio de liberación en el interior de la cámara de recolección de modo que se libera dióxido de carbono capturado en la cámara de recolección para formar un gas enriquecido. El sistema también incluye una salida de producto en comunicación de fluido con el interior de la cámara de recolección y configurada para recibir una corriente de producto de gas enriquecido desplazado por un gas de barrido en el interior la cámara de recolección. El gas de barrido se introduce en la cámara de recolección. Finalmente, el sistema para la recogida pasiva de dióxido de carbono atmosférico incluye un sistema de control acoplado en comunicación a la estructura de soporte, y configurado para alternar el cuerpo de captura entre la configuración de recogida y la configuración de liberación.

Las realizaciones particulares pueden comprender una o más de las siguientes características. El medio de liberación puede ser vapor y el material sorbente puede ser uno de un material sorbente por oscilación de humedad y un material sorbente por oscilación de calor. El cuerpo de captura puede ser una cinta de bucle cerrado que tiene un sustrato flexible sobre el que se dispone el material. La primera y segunda porciones de la estructura de soporte pueden comprender cada una una pluralidad de rodillos. Al menos uno de los rodillos de la estructura de soporte puede estar acoplado a un motor acoplado en comunicación al sistema de control. El cuerpo de captura puede ser capaz de estar en la configuración de recogida y la configuración de liberación simultáneamente. La primera abertura de la cámara de recolección puede ser una trampa de líquidos que tiene una abertura externa expuesta a la atmósfera y/o una abertura interna por debajo de la abertura externa y sumergida bajo el agua de modo que el agua separa el interior de la cámara de recolección de la abertura externa. Las aberturas interna y externa pueden estar conectadas por un conducto. La primera abertura puede ser un canal abierto que tiene al menos un generador de flujo acoplado en comunicación al sistema de control. El sistema de control puede estar acoplado en comunicación a un sensor que puede ser uno de un sensor de presión, un sensor de velocidad de flujo, y un sensor de flujo másico. El sistema de control puede estar configurado para hacer funcionar el al menos un generador de flujo en respuesta a lecturas de sensor de modo que puede mantenerse una velocidad de flujo promedio a través del canal a una velocidad de flujo deseada para crear un bloqueo dinámico de aire. La cámara de recolección puede incluir además una segunda abertura. La cinta de bucle cerrado puede entrar en la cámara de recolección a través de la primera abertura y puede salir de la cámara de recolección a través de la segunda abertura. La salida de producto puede estar opuesta a la segunda abertura y próxima a la primera abertura. La primera y segunda porciones de la estructura de soporte pueden incluir cada una un bastidor superior de rodillos y/o un bastidor inferior de rodillo. Para cada una de la primera y segunda porciones de la estructura de soporte, la cinta de bucle cerrado puede entrelazarse de un lado a otro entre el bastidor superior de rodillos y el bastidor inferior de rodillos. La estructura de soporte incluye una tapa que puede moverse entre una posición abierta por encima de y separada de la cámara de recolección, y una posición cerrada en la que la tapa cubre la primera abertura de la cámara de recolección. La estructura de soporte incluye además un anclaje plegable acoplado al interior de la cámara de recolección y la tapa. El cuerpo de captura incluye una pluralidad de placas acopladas a y separadas a lo largo del anclaje plegable de modo que la pluralidad de placas cuelgan de la tapa mediante el anclaje cuando el cuerpo de captura está en la configuración de recogida y la pluralidad de placas están encerradas dentro de la cámara de recolección cuando el cuerpo de captura está en la configuración de liberación. Cada placa puede incluir el material sorbente. Por último, el gas de barrido puede ser aire atmosférico.

Un sistema tal como se reivindica para la recogida pasiva de dióxido de carbono atmosférico incluye una cámara de recolección que tiene una primera abertura y un sistema de regeneración de sorbente. El sistema incluye además un cuerpo de captura acoplado a y que puede moverse mediante una estructura de soporte. La estructura de soporte tiene al menos una primera porción en el interior de la cámara de recolección y una segunda porción fuera de la cámara de recolección. El cuerpo de captura incluye un material sorbente y puede moverse mediante la estructura de soporte para estar en una configuración de recogida en la que al menos una porción del cuerpo de captura capaz de capturar dióxido de carbono está en contacto con un flujo de aire fuera de la cámara de recolección de modo que se captura dióxido de carbono atmosférico mediante el material sorbente, y una configuración de liberación en la que al menos una porción del cuerpo de captura que mantiene el dióxido de carbono capturado se hace funcionar mediante el sistema de regeneración de sorbente en el interior de la cámara de recolección de modo que se libera dióxido de carbono capturado en la cámara de recolección para formar un gas enriquecido. El sistema también incluye una salida de producto en comunicación de fluido con el interior de la cámara de recolección y configurada para recibir una corriente de producto de gas enriquecido desplazado por un gas de barrido en el interior de la cámara de recolección. El gas de barrido se introduce en la cámara de recolección. Por último, el sistema para la recogida pasiva de dióxido de carbono atmosférico incluye un sistema de control acoplado en comunicación a la estructura de soporte, y configurado para alternar el cuerpo de captura entre la configuración de recogida y la configuración de liberación.

El material sorbente puede ser un material sorbente por oscilación de humedad. El sistema de regeneración de sorbente puede incluir un medio de liberación, un emisor de medio de liberación, y/o un extractor de líquidos. El medio de liberación puede ser uno de agua líquida y vapor. El material sorbente puede ser un material sorbente por oscilación de calor y el sistema de regeneración de sorbente puede incluir una fuente de calor. La segunda porción de la estructura de soporte puede estar posicionada por encima de la cámara de recolección a una altura. La altura puede ser ajustable. La estructura de soporte incluye una tapa que puede moverse entre una posición abierta por encima de y separada de la cámara de recolección, y una posición cerrada que cubre la primera abertura de la cámara de recolección. El cuerpo de captura está acoplado a la tapa y el interior de la cámara de recolección de modo que el cuerpo de captura cuelga de la tapa cuando el cuerpo de captura está en la configuración de recogida y el cuerpo de captura está encerrado dentro de la cámara de recolección cuando el cuerpo de captura está en la configuración de liberación. La estructura de soporte incluye además un anclaje plegable acoplado al interior de la cámara de recolección y la tapa. El cuerpo de captura está acoplado a la tapa a través del anclaje plegable. El cuerpo de captura incluye una pluralidad de placas acopladas a y separadas a lo largo del anclaje plegable. Cada placa incluye el material sorbente. El sistema también puede incluir un sensor externo fuera de la cámara de recolección acoplado en comunicación al sistema de control. El sistema de control puede estar configurado para modificar automáticamente al menos una de una razón de cinta de bucle cerrado en el interior de la cámara de recolección con respecto a cinta de bucle cerrado fuera de la cámara de recolección y/o una velocidad de cinta en respuesta a condiciones ambientales detectadas por el sensor externo.

Según aún otro aspecto de la divulgación, un método tal como se reivindica para recoger de manera pasiva dióxido de carbono atmosférico incluye exponer al menos una porción de un cuerpo de captura capaz de capturar dióxido de carbono a un flujo de aire natural. El cuerpo de captura incluye un material sorbente que captura dióxido de carbono atmosférico al entrar en contacto. El método también incluye mover la al menos una porción del cuerpo de captura que mantiene el dióxido de carbono capturado en una cámara de recolección usando una estructura de soporte acoplada al cuerpo de captura y accionado por un sistema de control acoplado en comunicación con la estructura de soporte. La porción del cuerpo de captura que mantiene el dióxido de carbono capturado entra en la cámara de recolección a través de una primera abertura de la cámara de recolección. El método incluye además regenerar el material sorbente y liberar el dióxido de carbono capturado en la cámara de recolección para formar un gas enriquecido exponiendo el material sorbente a un medio de liberación introducido en la cámara de recolección mediante un emisor de medio de liberación, siendo el medio de liberación uno de agua líquida y vapor. El método también incluye extraer el medio de liberación en forma líquida desde la cámara de recolección usando un extractor de líquidos, retirar una corriente de producto de gas enriquecido desde la cámara de recolección a través de una salida de producto desplazando el gas enriquecido con un gas de barrido, y retirar la al menos una porción del cuerpo de captura que tiene ahora material sorbente regenerado desde la cámara de recolección accionando la estructura de soporte con el sistema de control.

Las realizaciones particulares pueden comprender una o más de las siguientes características. El método también puede incluir mantener una velocidad de flujo promedio a través de la primera abertura a una velocidad de flujo deseada para crear un bloqueo dinámico de aire haciendo funcionar al menos un generador de flujo próximo a la primera abertura usando el sistema de control y en respuesta a una lectura de sensor de un sensor acoplado en comunicación al sistema de control. La primera abertura puede ser un canal abierto. El sensor puede ser uno de un sensor de presión, un sensor de velocidad de flujo, y un sensor de flujo másico. La velocidad de flujo deseada mantenida en la primera abertura puede representar el gas de barrido introducido en la cámara de recolección. La velocidad de flujo deseada mantenida en la primera abertura puede ser sustancialmente cero. El al menos un generador de flujo puede incluir una cinta de arrastre que se mueve a lo largo de una pared del canal abierto para generar flujo en el sentido en el que se mueve la cinta de arrastre. El al menos un generador de flujo puede ser un soplador.

Los aspectos y las aplicaciones de la divulgación presentada en este caso se describen a continuación en los dibujos y la descripción detallada. A menos que se indique específicamente, se pretende que las palabras y expresiones en la memoria descriptiva y las reivindicaciones reciban su significado simple, ordinario y habitual para los expertos habituales en las técnicas aplicables. Los inventores son plenamente conscientes de que pueden ser sus propios lexicógrafos si así lo desean. Los inventores eligen expresamente, como sus propios lexicógrafos, usar únicamente el significado simple y habitual de los términos en la memoria descriptiva y las reivindicaciones a menos que indiquen claramente lo contrario y, además, establezcan expresamente la definición “especial” de ese término y expliquen en qué se diferencia del significado simple y habitual. A falta de tales declaraciones claras de intención de aplicar una definición “especial”, es la intención y el deseo de los inventores que el significado simple, sencillo y habitual de los términos se aplique a la interpretación de la memoria descriptiva y las reivindicaciones.

Los inventores también conocen los preceptos normales de la gramática inglesa. Por tanto, si se pretende caracterizar, especificar o limitar de alguna manera un sustantivo, término o expresión, entonces tal sustantivo, término o expresión incluirá expresamente adjetivos adicionales, términos descriptivos u otros modificadores según los preceptos normales de la gramática inglesa. En ausencia del uso de dichos adjetivos, términos descriptivos o modificadores, la intención es que tales sustantivos, términos o expresiones tengan su significado en inglés simple y habitual para aquellos expertos en las técnicas aplicables, tal como se estableció anteriormente.

Los aspectos, las características y las ventajas anteriores y otros resultarán evidentes para aquellos expertos habituales en la técnica a partir de la descripción y los dibujos, y de las reivindicaciones.

Breve descripción de los dibujos

La divulgación se describirá a continuación en el presente documento junto con los dibujos adjuntos, donde designaciones similares indican elementos similares, y:

las figuras 1a y 1b son vistas en perspectiva de un sistema que no pertenece a la invención actualmente reivindicada para la recogida pasiva de dióxido de carbono atmosférico;

la figura 2a es una vista lateral de un sistema que no pertenece a la invención actualmente reivindicada para la recogida pasiva de dióxido de carbono atmosférico con una trampa de líquidos;

la figura 2b es una vista lateral de un sistema que no pertenece a la invención actualmente reivindicada para la recogida pasiva de dióxido de carbono atmosférico con un bloqueo dinámico de aire;

la figura 2c es una vista lateral de un sistema que no pertenece a la invención actualmente reivindicada para la recogida pasiva de dióxido de carbono atmosférico con un bloqueo dinámico de aire usando cintas de arrastre; las figuras 3a y 3b son vistas laterales del sistema de la figura 2b con el cuerpo de captura en una configuración de recogida y una configuración de liberación, respectivamente.

la figura 4 es una vista lateral de un sistema que pertenece a la invención actualmente reivindicada para la recogida pasiva de dióxido de carbono atmosférico; y

las figuras 5a y 5b son vistas laterales del sistema de la figura 4 con el cuerpo de captura en una configuración de recogida y una configuración de liberación, respectivamente.

Descripción detallada

Esta divulgación, sus aspectos e implementaciones, no se limitan a los tipos de materiales, componentes, métodos u otros ejemplos específicos dados a conocer en el presente documento. Por consiguiente, por ejemplo, aunque se dan a conocer implementaciones particulares, tales implementaciones y componentes de implementación pueden comprender cualquier componente, modelo, tipo, material, versión, cantidad y/o similar que se conozca en la técnica para tales sistemas y componentes de implementación, de acuerdo con el funcionamiento previsto.

La expresión “a modo de ejemplo”, “ejemplo” o diversas formas de la misma se usan en el presente documento para significar que sirve como ejemplo, caso o ilustración. Cualquier aspecto o diseño descrito en el presente documento como “a modo de ejemplo” o como “ejemplo” no debe interpretarse necesariamente como preferido o ventajoso sobre otros aspectos o diseños. Además, los ejemplos se proporcionan únicamente con fines de claridad y comprensión y no tienen por objeto limitar o restringir el contenido dado a conocer o las partes relevantes de esta divulgación de ninguna manera.

Si bien esta divulgación incluye varias realizaciones en muchas formas diferentes, se muestran en los dibujos y se describirán con detalle en el presente documento realizaciones particulares con la comprensión de que la presente divulgación debe considerarse como una ejemplificación de los principios de los métodos y sistemas dados a conocer, y no pretende limitar el aspecto amplio de los conceptos dados a conocer a las realizaciones ilustradas.

Además de la conservación, los procedimientos de reducción de carbono y los esfuerzos de capturain situ,será necesario retirar una cantidad significativa de dióxido de carbono de la atmósfera para evitar una inminente crisis de cambio climático. El dióxido de carbono atmosférico capturado puede secuestrarse para compensar otras emisiones de carbono o procesarse como parte de aplicaciones materiales, agrícolas, o alimentarias. Los métodos de secuestro incluyen, pero no se limitan a, los siguientes ejemplos: secuestro geológico (por ejemplo, la inyección de CO<2>comprimido en formaciones subterráneas, etc.), secuestro en minerales (por ejemplo, métodos de almacenamiento de carbono que transforman el CO<2>en carbonatos minerales, etc.), eliminación como biocarbón u otras formas de carbono sólido, e inyección en el océano. Los ejemplos de aplicaciones materiales incluyen, pero no se limitan a: producción de combustible y materias primas para plásticos o materiales orgánicos de mayor valor. Las aplicaciones agrícolas y alimentarias incluyen, pero no se limitan a, el uso de CO<2>para procesos de fotosíntesis (por ejemplo, en invernaderos, estanques con algas, etc.), el uso de CO<2>como conservante, para su uso como extintor de incendios (por ejemplo, en un silo para grano, etc.), para su uso en refrigeración en el procesamiento de alimentos y similares.

Dado que el CO<2>en el aire está muy diluido (400 partes por millón en volumen), los colectores de CO<2>no deben invertir una cantidad significativa de energía para absorber aire en masa. Calentar o enfriar el aire, secar el aire o cambiar significativamente la presión del aire excedería cualquier presupuesto energético razonable. Además, los sistemas de recogida convencionales tienden a presentar la desafortunada combinación de ser costosos y frágiles. Los sistemas de captura convencionales a menudo tienen un gran gasto de inversión inicial junto con un alto coste de funcionamiento.

En el presente documento se contemplan sistemas y métodos para la recogida pasiva de dióxido de carbono atmosférico que evitan el uso de ventiladores y sopladores para capturarlo del aire ambiental en masa. En cambio, los sistemas y métodos contemplados en el presente documento se basan en el viento y otros flujos de aire naturales. Además de tener bajos requerimientos de energía, estos sistemas también son duraderos y se adaptan fácilmente a una variedad de condiciones de recolección.

Tal como se analizará con detalle a continuación, algunas realizaciones del sistema de recogida pasiva funcionan de manera continua, mientras que otras realizaciones funcionan de manera discontinua. Los sistemas que funcionan de manera continua son ventajosos con respecto a otros sistemas en cuanto a coste energético y adaptabilidad. Sin embargo, tales sistemas pueden ser difíciles de optimizar para recolectar flujos de aire desde múltiples direcciones (por ejemplo, la eficiencia puede ser baja para determinados vectores), algo para lo que los sistemas discontinuos son muy adecuados.

Las figuras 1a y 1b son vistas en perspectiva de un ejemplo no limitativo de un sistema 100 para la recogida pasiva de dióxido de carbono atmosférico (a continuación en el presente documento “sistema de recogida pasiva”, “sistema de recogida”, o simplemente “sistema”). Específicamente, la figura 1a es una vista en perspectiva, y la figura 1b es la misma vista, con el lado de la cámara 102 de recolección retirado para proporcionar una vista interna. Según diversas realizaciones, el sistema 100 comprende una cámara 102 de recolección, un cuerpo 104 de captura que comprende un material 106 sorbente, una estructura 108 de soporte, un sistema 140 de regeneración de sorbente, un sistema 122 de control, y al menos una primera abertura 134.

En el contexto de la presente descripción y las reivindicaciones que siguen, una cámara 102 de recolección es un cerramiento que tiene una parte 114 exterior y una parte 138 interior dentro del cual se libera dióxido de carbono capturado para el secuestro o aplicación posteriores. La cámara 102 de recolección tiene al menos una abertura, primera abertura 134, a través de la cual recibe dióxido de carbono capturado y el material en el que se captura (por ejemplo, el cuerpo 104 de captura y su material 106 sorbente, etc.). En algunas realizaciones, la cámara 102 de recolección también puede tener una segunda abertura 136, y todavía otras realizaciones, la cámara 102 de recolección puede tener incluso más aberturas. En algunas realizaciones, la primera abertura 134 y/o la segunda abertura 136 pueden ser simplemente una abertura en una pared de la cámara 102 de recolección, mientras que en otras realizaciones la primera abertura 134 y/o la segunda abertura 136 pueden comprender un canal o conducto que conecta la parte 114 exterior con la parte 138 interior. En algunas realizaciones, el canal puede tener una profundidad que es mayor que al menos una de su longitud y anchura, creando un entorno no posible con una abertura en una pared delgada.

En algunas realizaciones, la primera abertura 134 puede permanecer abierta durante el funcionamiento del sistema 100 (por ejemplo, funcionamiento continuo), mientras que en otras realizaciones la primera abertura 134 puede cubrirse de manera periódica, o incluso sellarse, durante el funcionamiento del sistema 100 (por ejemplo, funcionamiento de manera discontinua). Ambos modos de funcionamiento se comentarán adicionalmente, a continuación.

La cámara 102 de recolección puede estar construida de un material duradero apropiado para tanto el entorno externo en el que se emplea el sistema 100, como también el entorno interno (por ejemplo, la naturaleza del sistema 140 de regeneración de sorbente, etc.). En algunas realizaciones, la cámara 102 de recolección puede ser un contenedor de transporte reutilizado.

En el contexto de la presente descripción y las reivindicaciones que siguen, un cuerpo 104 de captura es la estructura o conjunto de estructuras sobre las que, o en las que, se captura el CO<2>. El cuerpo 104 de captura comprende un material 106 sorbente responsable de la captura de dióxido de carbono. En algunas realizaciones, el material 106 sorbente puede estar dispuesto sobre una o más superficies del cuerpo 104 de captura, mientras que, en otras realizaciones, el propio cuerpo 104 de captura puede estar fabricado de material 106 sorbente. Tal como se comentará a continuación, el material 106 sorbente libera el CO<2>capturado cuando se regenerada (por ejemplo, tras la aplicación de un sistema 140 de regeneración de sorbente en el interior de la cámara 102 de recolección, etc.).

Según diversas realizaciones, el cuerpo 104 de captura está acoplado a, y puede moverse mediante, una estructura 108 de soporte. En el contexto de la presente descripción y las reivindicaciones que siguen, una estructura 108 de soporte es una estructura configurada para mantener el cuerpo 104 de captura en una disposición adecuada para recoger dióxido de carbono atmosférico (por ejemplo, una configuración 300 de recogida), y configurada adicionalmente para mover el cuerpo 104 de captura de modo que el CO<2>capturado puede liberarse en la cámara 102 de recolección a medida que se regenera el material 106 sorbente (por ejemplo, una configuración 304 de liberación). Según diversas realizaciones, la estructura 108 de soporte puede tener una primera porción 116 que está en el interior de la cámara 102 de recolección, y una segunda porción 118 que está fuera de la cámara 102 de recolección. En algunas realizaciones, la segunda porción 118 también puede estar posicionada por encima de la cámara 102 de recolección a una altura 120.

En algunas realizaciones, la estructura 108 de soporte puede estar unida a, o incluso solidario con, la cámara 102 de recolección. En otras realizaciones, la estructura 108 de soporte puede estar separada de la cámara 102 de recolección. La estructura 108 de soporte puede mover el cuerpo 104 de captura usando diversos métodos y dispositivos, incluyendo, pero sin limitarse a, motores, rodillos, actuadores lineales, pistones, elementos de accionamiento de tornillo, elevadores, y otros dispositivos conocidos en la técnica.

El sistema 122 de control es responsable para el funcionamiento cíclico del sistema 100. En el contexto de la presente descripción y las reivindicaciones que siguen, el sistema 122 de control es un dispositivo capaz de ejecutar una serie de instrucciones predefinidas para hacer funcionar el sistema 100 de una manera cíclica, capturando CO<2>de la atmósfera y liberándolo dentro de la cámara 102 de recolección. Los ejemplos incluyen, pero no se limitan a, sistemas integrados, sistemas informáticos convencionales, dispositivos móviles, y similares. El sistema 122 de control está acoplado en comunicación con los diversos componentes que o bien proporcionan información (por ejemplo, sensores, etc.) o bien realizan acciones (por ejemplo, la estructura 108 de soporte, el sistema 140 de regeneración de sorbente, etc.). En algunas realizaciones, el sistema 122 de control puede ser responsable de funciones adicionales. Tal como se comentará adicionalmente en el contexto de las figuras 3a y 3b, en algunas realizaciones el sistema 122 de control puede proporcionar automatización para el sistema 100 que le permite funcionar sin supervisión.

En funcionamiento, el sistema 100 expone el cuerpo 104 de captura, o al menos una porción del cuerpo 104 de captura, a un flujo 110 de aire natural (por ejemplo, viento, etc.) fuera de la cámara 102 de recolección. Se captura dióxido 112 de carbono atmosférico mediante el material 106 sorbente del cuerpo 104 de captura en contacto. La porción del cuerpo 104 de captura (o la totalidad del cuerpo, en algunas realizaciones) que mantiene el CO<2>capturado luego se mueve en la cámara 102 de recolección a través de la primera abertura 134 mediante la estructura 108 de soporte que es accionada mediante el sistema 122 de control. A continuación, el material 106 sorbente se regenera mediante el sistema 140 de regeneración de sorbente en el interior de la cámara 102 de recolección, liberando el CO<2>capturado para mezclarlo con el gas en el interior de la cámara 102 de recolección para formar un gas 124 enriquecido (es decir, un gas enriquecido con CO<2>). El gas 124 enriquecido se retira desde la cámara 102 de recolección para convertirse en una corriente de producto, y el cuerpo 104 de captura regenerado se mueve de nuevo al exterior de la cámara 102 para capturar más dióxido de carbono atmosférico y comenzar el ciclo de nuevo.

El sistema 100 puede usarse con una amplia gama de sorbentes 106 diferentes que pueden regenerarse mediante diversos medios, incluyendo sorbentes sólidos y sorbentes líquidos. Los sorbentes 106 pueden estar fabricados de materiales inorgánicos o de materiales orgánicos, y también pueden ser materiales compuestos. Los sorbentes 106 pueden ser materiales que se unen química o físicamente al CO<2>, es decir, pueden ser absorbentes. También pueden ser adsorbentes que se unen al CO<2>en superficies internas, (por ejemplo, en el interior de estructuras porosas, en superficies de fibras, etc.). Los ejemplos de métodos de regeneración para un material 106 sorbente incluyen, pero no se limitan a, una oscilación de humedad, una oscilación térmica, una oscilación de vacío, o en una combinación de estos enfoques. El análisis anterior de diferentes sorbentes 106 pretende ejemplificar las opciones, en lugar de proporcionar una descripción exhaustiva. Otras tecnologías basadas en sorbentes que puedan proporcionarse por los expertos en la técnica, pueden adaptarse para su uso en el sistema 100 de recogida.

El material 106 sorbente puede ser selectivo para un único sorbato o interactuar con múltiples sorbatos que cooperan o compiten entre sí. Los sorbentes 106 pueden estar autocatalizando su propia absorción. Como ejemplo específico, algunas realizaciones pueden emplear sorbentes 106 para los que la afinidad del sorbente hacia el CO<2>pueden controlarse mediante la humedad. En algunos casos, la presencia de humedad aumentará la unión del CO<2>al sorbente 106, mientras que en otros casos se reducirá. Una clase particular de sorbentes, que se conocen como sorbentes por oscilación de humedad, se unen al CO<2>en condiciones secas y lo liberan de nuevo cuando se humedecen. Algunos sorbentes por oscilación de humedad, como, por ejemplo, poliestirenos con iones de amonio cuaternario, responden fuertemente a una humedad relative. Esto significa que el impacto de elevar la temperatura del aire circundante aumenta la carga del sorbente con CO<2>ya que la reducción asociada en la humedad relativa disminuye la energía libre de Gibbs de sorción más de lo aumenta por el aumento en la temperatura. Sin embargo, si se produce calentamiento a una humedad relativa constante, por ejemplo, el 100 % de humedad relativa, o condiciones húmedas, entonces el calentamiento del sorbente expulsará el CO<2>del sorbente. Por tanto, los sorbentes por oscilación de humedad pueden usarse con humedad sola, o con una combinación de humedad (agua, neblina u otras formas de gotitas, o vapor), temperatura, y presión. En algunas realizaciones, el uso de un sorbente versátil de este tipo puede optimizarse mediante el sistema 122 de control usando algoritmos que eligen la ruta de regeneración basándose en la eficiencia en función de las condiciones ambientales.

Aparte de algunos ejemplos específicos que se refieren a modos específicos de funcionamiento, el análisis anterior de los elementos y el funcionamiento de un sistema 100 de recogida puede ser aplicable a sistemas 100 que son o bien continuos o bien discontinuos. Lo que sigue se centrará más en modos de funcionamiento específicos. Por ejemplo, las figuras 1a y 1b son vistas en perspectiva de un ejemplo no limitativo de un sistema 100 configurado para el funcionamiento continuo.

Según diversas realizaciones, el cuerpo 104 de captura puede ser una cinta 126 de bucle cerrado que entra a la cámara 102 de recolección a través de la primera abertura 134. En algunas realizaciones, la cinta 126 sale de la cámara 102 de recolección a través de una segunda abertura 136, mientras que en otras realizaciones la cinta 126 puede salir de la cámara 102 de recolección a través de la misma abertura por la que entró (es decir, la primera abertura 134).

La cinta 126 se mueve en un bucle cerrado a través de varios rodillos 130, al menos uno de los cuales está accionado por el sistema 122 de control (por ejemplo, está acoplado a un motor 132, etc.). La cinta 126 puede estar compuesto por un material textil o material o sustrato 128 flexible similar. Según diversas realizaciones, la cinta 126 puede comprender un material 106 sorbente. El flujo de aire natural o viento se usa para exponer la cinta 126 a CO<2>112 ambiental. Según diversas realizaciones, el funcionamiento continuo permite un coste energético reducido. Además, estos sistemas 100 son flexibles y pueden adaptarse para funcionar de manera óptima en condiciones meteorológicas y climáticas variables.

El componente dominante del gas 124 enriquecido en la cámara 102 de recolección es aire, pero la concentración de CO<2>se eleva desde niveles ambientales de aproximadamente el 0,04 % a varios porcentajes. Otra forma de ver esto es que el procedimiento retira aproximadamente el 99 % del aire de la mezcla de gases que contiene el CO<2>.

En algunas realizaciones, el material de la cinta puede ser un material textil simple, que puede ser de material 106 sorbente activo o tener un material 106 sorbente activo incorporado en la misma. En algunas realizaciones, el material textil puede ser un material textil tejido, mientras que en otras puede ser un material de tipo fieltro. En algunas realizaciones, la cinta 126 puede estar fabricada de un material de tipo plástico. La cinta 126 puede estar fabricada de una malla, que tiene canales que atraviesan la misma. En algunas realizaciones, la cinta 126 puede ser un material compuesto, análogo a una esterilla que tienen fibras que sobresalen en ambos lados que pueden absorber CO<2>. La cinta 126 puede estar fabricada de lamas paralelas de material que están unidas entre sí. En algunas realizaciones, la cinta 126 puede contener nervaduras de refuerzo.

Según diversas realizaciones, los rodillos 130 sólo tocan partes de la cinta 126 diseñadas para el contacto. La cinta 126 puede consistir en una “capa resistente” diseñada para entrar en contacto con los rodillos 130. Estas zonas de contacto pueden incluir los dos bordes exteriores de la cinta 126, pero en algunas realizaciones pueden incluir una o más tiras en el centro de la cinta 126. Las fuerzas que mantienen la cinta 126 sobre los rodillos 130 pueden ajustarse para ser suficientemente grandes para permitir que la cinta 126 avance sin resbalarse proporcionando suficiente tensión para impedir que la cinta 126 se combe en zonas no deseadas. Algunos sorbentes son sensibles a la luz UV. En algunas realizaciones, sólo un lado de la cinta 126 (es decir, el lado que está orientado hacia abajo) puede comprender el material 106 sorbente, reduciendo el coste del sistema. En otras realizaciones, la estructura 108 de soporte puede comprender alguna forma de sombra para proteger el material 106 sorbente expuesto de la luz solar directa.

En algunas realizaciones, la cinta puede doblarse como papel plegado en abanico para dar un apilamiento, que puede estar dispuesta verticalmente, donde una sección entrante se añade a la “parte superior del apilamiento” y una sección saliente que se retira de la “parte inferior del apilamiento.” En un diseño de este tipo, el apilamiento completo se desliza lentamente a través de la cámara 102 de recolección para la regeneración y el aire fluye lentamente a través del apilamiento a medida que se mueve a través de la atmósfera.

En algunas realizaciones, una o ambas porciones de la estructura 108 de soporte pueden comprender dos conjuntos o bastidores de rodillos, un bastidor 146 superior y un bastidor 148 inferior entre los que la cinta 126 se entrelaza en una trayectoria en zigzag. La trayectoria de la cinta puede diseñarse de manera que la fracción de longitud de la cinta 126 en la cámara 102 puede variar desde una porción muy pequeña de la longitud de la cinta 126 hasta casi la totalidad de la longitud de la cinta 126. Según algunas realizaciones, la porción de la cinta 126 fuera de la cámara 102 puede moverse desde la segunda abertura 136 de la cámara 102 de recolección en una trayectoria en zigzag, alternativamente sobre un rodillo superior y bajo un rodillo inferior, y finalmente de nuevo en la primera abertura 134 de la cámara 102 de recolección. En algunas realizaciones, puede ajustarse la altura 120 de los rodillos superiores fuera de la cámara 102, de manera colectiva o individual, hasta que bajan al nivel de los rodillos inferiores. Bajar todos o algunos de los rodillos superiores hace posible acortar la longitud de la sección de cinta expuesta a la atmósfera.

En otra realización, los rodillos inferiores pueden ser locos y mantener la tensión en la cinta 126 a través de su peso, mientras que un diferencial de velocidad entre rodillos superiores accionados individualmente controla la longitud de la cinta 126 entre dos rodillos superiores. En tales realizaciones, los rodillos superiores pueden tener todos la misma altura 120. Dicha altura 120 puede ser fija en algunas realizaciones, mientras que en otras los rodillos superiores pueden moverse hacia arriba o hacia abajo para minimizar la exposición de la cinta 126, cuando se desee. Por ejemplo, durante vientos fuertes puede ser necesario que la cinta 126 esté protegida en el interior de la cámara 102 de recolección. Incluso si la altura 120 de los rodillos superiores es fija la longitud total de la sección de cinta expuesta puede ajustarse si cambia la altura de los rodillos inferiores.

Según diversas realizaciones, la cinta 126 en la cámara 102 de recolección puede moverse sobre un gran número de rodillos superiores e inferiores que también pueden ajustar su distancia relativa para ajustar la cantidad de cinta 126 que está en el interior de la cámara 102 de recolección. Algunas realizaciones pueden tener dos bastidores de rodillos, un bastidor 146 superior y un bastidor 148 inferior, y la cinta 126 puede moverse en una manera en zigzag alternando entre pasar por encima de un rodillo superior y pasar por debajo de un rodillo inferior. La longitud total de la cinta 126 en la cámara puede variarse haciendo que uno o ambos bastidores se muevan. Cuando los dos bastidores alcanzan su distancia máxima casi toda la cinta está en el interior de la cámara 102 de recolección.

Según diversas realizaciones, algunos o todos los rodillos 130 en el sistema pueden estar accionados (por ejemplo, estar acoplados a un motor 132, etc.). Los rodillos 130 accionados pueden mantener un diferencial de velocidad, para acomodar un aumento o disminución en la distancia entre rodillos 130. En otras realizaciones, todos los rodillos 130 pueden ser pasivos.

En algunas realizaciones, el sistema 122 de control puede usarse para garantizar que la cinta 126 total está bajo tensión, al tiempo que permite que se cambie la razón de la cinta 126 en el interior de y fuera de la cámara 102 de recolección. Por ejemplo, si las condiciones 144 ambientales (tal como se determinan mediante un sensor externo 142 acoplado en comunicación al sistema 122 de control) permiten una captación rápida, puede mantenerse una fracción mayor de la cinta en la cámara 102 de recolección, y puede aumentarse la velocidad 150 de cinta. Si las condiciones 144 ambientales son menos favorables, el sistema 122 de control puede ralentizar la cinta 126 y una fracción más pequeña de la cinta 126 está en el interior de la cámara 102 de recolección. Por el contrario, si las condiciones en la cámara 102 de recolección mejoran (por ejemplo, aumento de temperaturas, etc.) el sistema 122 de control puede acelerar la cinta 126 y mantener una fracción mayor en el interior de la cámara 102 de recolección. Según diversas realizaciones, si las condiciones del viento amenazan con superar la fuerza máxima admisible del viento en la cinta 126, en primer lugar, puede reducirse la cinta 126 que queda fuera, para reducir la resistencia al viento, y si es necesario la exposición a la intemperie puede eliminarse casi completamente bajando completamente la cinta 126. Según algunas realizaciones, si otras condiciones meteorológicas requieren la protección de la cinta 126 (por ejemplo, una tormenta de arena, etc.) la cinta 126 también puede retraerse en la cámara 102 de recolección. El sistema 122 de control se analizará adicionalmente con respecto a las figuras 3a y 3b, a continuación.

Los controles para mover la cinta 126 y distribuirla entre en el interior y el exterior actúan sobre los rodillos 130 motorizados individuales en el sistema 100. En algunas realizaciones, los rodillos 130 pueden consistir en un árbol central y dos o más secciones que entran en contacto directo con partes de la cinta 126. El contacto con la cinta 126 puede ser simple fricción, o puede implicar dientes que coinciden con orificios en el borde o la nervadura de la cinta 126.

La figura 2a es una vista lateral de un ejemplo no limitativo de un sistema 100 de captura pasiva configurado para el funcionamiento continuo. Cabe señalar que en el contexto de la presente descripción y las reivindicaciones que siguen, funcionamiento continuo no significa que el sistema 100 deba estar siempre en funcionamiento, sino que es capaz de capturar CO<2>de la atmósfera en una parte del cuerpo 104 de captura mientras que libera simultáneamente el CO<2>capturado de otra parte del cuerpo 104 de captura en el interior de la cámara 102 de recolección. Aunque una capacidad de este tipo puede permitir que el sistema esté en movimiento constante, no debe interpretarse en el sentido de que le obligue a hacerlo. En cambio, un sistema 100 que funciona en un modo discontinuo alterna entre capturar y liberar, pero no es capaz de hacer ambas cosas a la vez. Cabe señalar que, en las figuras 2a-c, 3a-b, y 5a-b, una porción de la cámara 102 de recolección se ha retirado para revelar el interior. Adicionalmente, algunos elementos se representan usando una representación esquemática o icónica, para mayor claridad.

Cuando el cuerpo 104 de captura, o una porción del cuerpo 104 de captura, está cargado con CO<2>y se ha movido en la cámara 102 de recolección, el material 106 sorbente se regenera para liberar el CO<2>capturado en la cámara 102 de recolección. Tal como se analizó anteriormente, esta regeneración y liberación se logra mediante el sistema 140 de regeneración de sorbente. Según diversas realizaciones, incluyendo el ejemplo no limitativo mostrado en la figura 2a, el material 106 sorbente del cuerpo 104 de captura puede ser un material 226 sorbente por oscilación de humedad. En realizaciones en las que el material 106 sorbente activo en la cinta 126 es un sorbente 226 por oscilación de humedad, la estimulación de la liberación de CO<2>en la cámara 102 puede producirse humedeciendo el material 106 con agua líquida 214 o por exposición a altos niveles de humedad o vapor. En realizaciones haciendo uso de un material 226 sorbente por oscilación de humedad, el sistema 140 de regeneración de sorbente comprende un medio 208 de liberación, al menos un emisor 210 de medio de liberación, y al menos un extractor 212 de líquidos.

En el contexto de la presente descripción, el medio 208 de liberación es un material o sustancia que estimula la liberación de CO<2>del material 106 sorbente. En el caso de un material 226 sorbente por oscilación de humedad, el medio 208 de liberación puede ser agua 214 líquida o vapor 244. En otras realizaciones, el medio de liberación puede ser cualquier otra disolución o sustancia que sea compatible con ese material 106 sorbente particular. Además, en el contexto de la presente descripción y las reivindicaciones que siguen, un emisor 210 de medio de liberación es un dispositivo configurado para promover la interacción del medio 208 de liberación y el material 106 sorbente cargado con CO<2>. Los emisores 210 de medio de liberación a modo de ejemplo incluyen, pero no se limitan a, rociadores, boquillas, nebulizadores, chorros de líquido, un depósito de medio de liberación a través del cual pasa el sorbente, boquillas de vapor, y similares.

En realizaciones en las que el medio 208 de liberación adopta una forma líquida, o bien cuando se aplica a través de un emisor 210 o bien después de la aplicación (por ejemplo, vapor 244 que se condensa en agua 214 líquida tras el enfriamiento, etc.), el sistema 140 de regeneración de sorbente puede incluir además uno o más extractores 212 de líquidos, que son dispositivos y/o estructuras configurados para recoger el medio 208 de liberación líquido y retirarlo de la cámara 102 después de haberse estimulado la liberación de CO<2>, para su eliminación, reutilización inmediata o acondicionamiento en la preparación para la reutilización (por ejemplo, eliminar impurezas, etc.). Por ejemplo, tal como se muestra en la figura 2a, puede pulverizarse agua 214 líquida sobre la cinta 126 con un emisor 210 de medio de liberación, después de lo cual gotea hasta la parte inferior de la cámara 102 de recolección. El extractor 212 de líquidos comprende un drenaje 213 en la parte inferior de la cámara 102 que está acoplado a un depósito 209 de medio de liberación a través de una bomba 215. El agua 214 líquida recogida se devuelve al depósito 209 mediante la bomba 215 para su uso repetido, reduciendo los requisitos globales de agua para hacer funcionar el sistema 100 y haciendo que sea utilizable en entornos con disponibilidad reducida de agua.

Después de haberse liberado el CO<2>del material 106 sorbente del cuerpo 104 de captura en el interior de la cámara 102, se mezcla para formar un gas 124 enriquecido. Según diversas realizaciones, el gas 124 enriquecido se retira posteriormente de la cámara 102 a través de una salida 200 de producto como una corriente 202 de producto. En algunas realizaciones, la salida 200 de producto puede ser una válvula, mientras que en otras puede comprender una bomba. La salida 200 de producto está en comunicación de fluido con el interior de la cámara 102 de recolección.

En algunas realizaciones, la corriente 202 de producto se forma desplazando el gas 124 enriquecido con un gas 204 de barrido introducido en el interior de la cámara 102 de recolección. En algunas realizaciones, el gas 204 de barrido es aire 228 atmosférico, mientras que en otros el gas 204 de barrido es otro gas fácilmente disponible. En algunas realizaciones, el gas 204 de barrido se introduce en la cámara 102 haciéndolo pasar a través de una abertura (por ejemplo, primera abertura 134, segunda abertura 136, etc.). En otras realizaciones, el gas 204 de barrido puede introducirse en la cámara 102 a través de una entrada 206.

Según diversas realizaciones, la cinta 126 entra y abandona la cámara 102 de recolección a través de un canal o canales que están diseñados para minimizar el flujo de aire en y fuera de la cámara 102. Se toman precauciones para minimizar el flujo de aire entre el interior y el exterior para impedir o minimizar la pérdida de CO<2>de la cámara 102 de recolección, sino más bien permitir que el CO<2>se acumule en la cámara 102 de recolección. En algunas realizaciones, el flujo a través de uno o más de estos canales pueden manipularse o controlarse de otra manera de modo que el gas 204 de barrido se introduce en la cámara 102 a una velocidad deseada.

En algunas realizaciones, el flujo de aire a través de un canal (por ejemplo, primera abertura 134, etc.) puede eliminarse o mantenerse muy cerca de cero. A continuación se analizará un ejemplo, una trampa 216 de líquidos. En realizaciones que tienen una primera abertura 134 en la que entra la cinta 126 y una segunda abertura 136 en la que sale la cinta, y en la que el flujo de aire se elimina en la primera abertura 134, el gas 204 de barrido entrará a través de la segunda abertura 136.

El aire 228 atmosférico entra en la cámara 102 a través de la segunda abertura 136 y fluye sobre la cinta 126, encontrando inicialmente porciones de la cinta 126 que en su mayoría han descargado su CO<2>y llegando finalmente al extremo de la cámara 102 en el que la cinta 126 está todavía completamente cargada con CO<2>. Ventajosamente, la salida de producto puede colocarse cerca de la primera abertura 134, en la que el gas 204 de barrido está impulsando el gas 124 enriquecido, y opuesta a la segunda abertura 136. El aire cargado de CO<2>(es decir, el gas 124 enriquecido) luego se retira de la cámara 102 para su uso o un procesamiento posterior.

En el lado en el que la cinta 126 entra, puede minimizarse o eliminarse el flujo de aire a través del canal, mientras que en el lado en el que sale la cinta 126 el flujo de aire puede entrar a través de la segunda abertura 136 y añadirse a la corriente 204 de gas de barrido para recoger el CO<2>. Si el flujo de aire a través de la segunda abertura 136 se reduce por debajo de la velocidad de flujo requerida, una entrada 206 de aire independiente cerca de la salida de la cinta (es decir, segunda abertura 136) puede usarse para mantener la cantidad apropiada de gas 204 de barrido, aumentando de ese modo el control sobre la velocidad de flujo de la corriente 202 de producto.

En algunas realizaciones, la cinta 126 puede alimentarse en la cámara 102 a través de una trampa 216 de líquidos. Una trampa 216 de líquidos es un canal que está parcialmente lleno con agua 222 o algún otro líquido. Comprende una abertura 218 externa expuesta a la atmósfera y una abertura 220 interna que está por debajo de la abertura 218 externa y sumergida bajo el agua 222 de modo que el agua 222 separa el interior de la cámara 102 de recolección de la abertura 218 externa. Las aberturas interna y externa están conectadas mediante un conducto 224 que está al menos parcialmente lleno con agua 222. En algunas realizaciones, el conducto 224 tiene forma de U. De esta manera, se impide que el CO<2>fluya en y fuera de la cámara 102. En el caso de un sorbente 226 por oscilación de humedad, la trampa 216 de líquidos también puede proporcionar un medio de humectación del sorbente 106. Otro método de controlar el flujo en el interior o exterior de la cámara 102 es hacer uso use de bloqueos 230 dinámicos de aire, y se comentará con mayor detalle con respecto a la figura 2b.

En una realización particular, la cámara 102 de recolección puede contener un conjunto fijo de rodillos 130 unidos a la parte superior de la cámara 102 de recolección, y un bastidor inferior de rodillos 148 es capaz de moverse hacia arriba y hacia abajo. La cámara 102 puede tener forma rectangular y puede tener dimensiones que lo hacen coincidir con el tamaño de un contenedor de transporte convencional. El extremo delantero de la cámara 102 de recolección dimensionada como un contenedor de transporte puede contener la trampa 216 de líquidos por dejar entrar la cinta 126 sin perder CO<2>. La cinta 126 puede comprender un sorbente 226 por oscilación de humedad que se humedece a medida que atraviesa la trampa 216 de líquidos llena de agua. La cinta 126 sale de la cámara 102 a través de una segunda abertura 136 en el extremo trasero, que también deja entrar aire en una tasa prescrita que coincide con la tasa de la corriente 202 de producto. Para el mantenimiento, la cubierta puede estar compuesta de paneles que pueden retirarse y dar acceso a los rodillos 130 motorizados en la parte superior. Algunos o todos los rodillos 130 superiores están motorizado. La velocidad de los rodillos motorizados puede controlarse independientemente mediante el sistema 122 de control. Como opción, los paneles laterales pueden abrirse para dar acceso a los lados para el mantenimiento y la reparación.

La liberación de CO<2>en la cámara 102 de recolección a menudo es lenta. Para la mayoría de los sorbentes 106 de captura de aire, la evolución del CO<2>es relativamente lenta y la alta presión parcial evoluciona a lo largo de una cantidad significativa de tiempo, que puede oscilar entre unos pocos minutos y unas pocas horas. Un desafío principal es meter y sacar el material 106 sorbente de la cámara 102 sin perder cantidades significativas del CO<2>recogido al aire ambiental exterior. La presión parcial mayor evoluciona a lo largo de un tiempo largo y, por tanto, es importante que la cámara 102 de recolección no intercambia fácilmente gas con el exterior durante la regeneración del material 106 sorbente.

Esto puede lograrse en un modo discontinuo abriendo y cerrando la cámara 102 de recolección (véanse las figuras 5a y 5b), pero en un procedimiento continuo puede ser necesario un diseño de bloqueo de aire que hace posible insertar un material 106 sorbente cargado de CO<2>en la cámara 102 de manera continua y retirarlo al mismo tiempo, mientras que se minimiza el intercambio de gas con el exterior.

Un enfoque, mencionado anteriormente, es crear una trampa 216 de líquidos. El nivel de líquido en la trampa 216 puede ser suficientemente alto que puede ajustarse a las fluctuaciones de presión esperadas entre el interior y el exterior de la cámara 102, y el movimiento de la cinta 126 puede ser suficientemente lenta que la mayoría del agua 222 u otro líquido fluirá de vuelta a la parte inferior de la trampa 216 a medida que la cinta 126 entra o sale de la cámara 102. Pueden considerarse diseños similares para otras formas de material sorbente.

El uso de una trampa 216 de líquidos para inhibir el flujo de aire a través de un canal es ventajoso por varias razones. Es más sensible a cambios de presión (por ejemplo, rachas de viento, etc.) que mecanismos deliberados tales como el bloqueo dinámico de aire, que se basan en sensores y respuestas programáticas. Adicionalmente, la trampa 216 de líquidos no requiere ninguna energía para funcionar, y el único recurso gastado es el líquido perdido por evaporación o arrastrado por la cinta 126. En algunas realizaciones, la trampa 216 de líquidos también puede servir como el sistema 140 de regeneración de sorbente.

Sin embargo, el uso de una trampa 216 de líquidos también tiene algunos defectos. La cantidad de humectación aplicada por la trampa 216 de líquidos puede ser contraproducente para algunos diseños. Por ejemplo, la humectación puede añadir peso al sorbente 106, y a medida que la cinta 126 abandona la cámara 102, el agua 222 que ha sido absorbida por la cinta 126 tendrá que evaporarse en el aire exterior. Esto creará una pérdida de agua para el sistema 100, y también puede impedirse de manera temporal que la cinta 126 esté activa. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la cinta 126 puede estar fabricado un sorbente 226 por oscilación de humedad. El agua 222 en exceso asociada con la cinta 126 cuando abandona la cámara 102 impedirá que la cinta 126 se una al CO<2>adicional hasta que se haya secado la cinta 126.

Tal como se analizó anteriormente, es ventajoso controlar el flujo de aire a través de cualquier abertura en la cámara 102 de recolección (por ejemplo, primera abertura 134, segunda abertura 136, etc.), para impedir la pérdida de CO<2>que se ha liberado del material 106 sorbente. Según diversas realizaciones, el flujo de aire puede controlarse, o eliminarse sustancialmente, a través del uso de un bloqueo 230 dinámico de aire que hace uso de flujos o contraflujos generados mediante uno o más generadores 234 de flujo. En el contexto de la presente descripción y las reivindicaciones que siguen, un bloqueo 230 dinámico de aire es un bloqueo de aire que puede estar configurado y reconfigurado para modificar cuánto flujo se permite que pase a través de un canal 232 abierto de una cámara 102, si lo hay, y en qué dirección.

En el contexto de la presente descripción y las reivindicaciones que siguen, un generador 234 de flujo es un dispositivo que puede crear un flujo de aire, y que puede encajar en el interior de un canal 232 abierto (por ejemplo, un conducto o abertura que salva el interior de la cámara 102 de recolección con el aire ambiental). Los ejemplos incluyen, pero no se limitan a, ventiladores, sopladores 240, boquillas suministradas con gas comprimido (por ejemplo, aire atmosférico comprimido si se inyecta cerca de una abertura externa del canal, gas comprimido 124 enriquecido si se inyecta cerca del interior de la cámara 102, etc.), y similares.

La figura 2b es una vista lateral de un ejemplo no limitativo de un sistema 100 de recogida pasiva haciendo uso de dos bloqueos 230 dinámicos de aire, junto con un sorbente 226 por oscilación de humedad y un medio 244 de liberación de vapor. Tal como se muestra, los canales verticales a la derecha y a la izquierda están abiertos al exterior. A menos que se selle la cámara 102, o se impida de otro modo que hay intercambio de aire entre el interior y el exterior, las fluctuaciones de presión o bien en el interior o bien en el exterior provocarán que el aire se mezcle entre los dos depósitos (el gas 124 enriquecido en la cámara 102, y el aire 228 ambiental en la atmósfera).

Cabe señalar que el siguiente análisis se realiza en el contexto de una cámara 102 en la que el canal 232 abierto en una dimensión puede reflejar la anchura completa del interior de la cámara 102 mientras que la otra dimensión puede ser mucho menor. Las realizaciones descritas a continuación también pueden aplicarse a una sección transversal horizontal cuadrada o circular del canal 232.

El flujo de gas que entra y sale de la cámara 102 se desea que sea cero, o que se mantenga constante a un valor prescrito que optimiza el suministro de CO<2>basándose en un objetivo del usuario. Tal como se muestra, tanto la primera abertura 134 como la segunda abertura 136 comprenden bloqueos 230 dinámicos de aire. En algunas realizaciones, la cámara 102 de recolección puede tener más de estas dos aberturas/canales. Además, en algunas realizaciones, también es posible usar una trampa de líquidos para controlar uno de estos dos canales, tal como se analizó anteriormente con respecto a la figura 2a.

Según diversas realizaciones, puede minimizarse el flujo entre el interior y el exterior, o para ajustarse a un nivel deseado, a través del uso de dispositivos, en ambos canales, que pueden hacer que el aire se mueva hacia delante o hacia atrás en el canal. En una realización, estos generadores 234 de flujo (también denominados generadores de caída de presión) puede ser un conjunto de pequeños ventiladores a través de los cuales el aire tendría que fluir. En algunas realizaciones, los ventiladores no cubren la totalidad de la sección transversal del canal 232 abierto, sino que se instalan en una subsección transversal que crea un flujo de aire global. Esto haría posible alimentar objetos, como cinta 126, a través de la abertura 134. En aún otra realización, el aire puede expulsarse a lo largo del borde de la pared en una capa delgada que se mueve a lo largo de la pared creando condiciones límite que arrastran aire en el interior del canal 232 a lo largo de la dirección deseada. En aún otra realización, pueden emplearse boquillas pequeñas para expulsar el aire hacia el canal 232, o bien hacia arriba o bien hacia abajo. En todas estas realizaciones, el objetivo es ajustar estos flujos de modo que el flujo neto a través del canal 232 sea lo más cercano a cero, o al nivel deseado (por ejemplo, tasa deseada de gas de barrido, tasa suficiente para mantener un nivel de CO<2>constante en la cámara 102, etc.), tal como puede lograrse. A menos que se indique explícitamente lo contrario, en el siguiente análisis no se hacen suposiciones sobre el tipo particular de generador 234 de flujo.

Según diversas realizaciones, para que un sistema 100 de este tipo quede aproximadamente sellado, el canal 234 necesita ser suficientemente largo y suficientemente estrecho como para que la mezcla de aire cree un flujo uniforme en toda la anchura del canal 234. El perfil de velocidad no necesita ser plano. A menos que el flujo sea extremadamente turbulento, habrá un perfil de velocidad a través del canal incluso si se permite que el fujo se estabilice.

En una realización, un bucle de control simple implementado mediante el sistema 122 de control para flujo cero considera la longitud del canal 234 o bien aguas arriba o aguas abajo del generador 234 de flujo y ajusta la potencia del generador 234 de flujo para reducir a cero la caída de presión en la sección del canal que se encuentra completamente en un lado del generador 234 de flujo. Se logra una caída de presión cero en una sección larga del canal 234 cuando el flujo neto a través de esa sección es cero. Si se desea mantener una velocidad de flujo fija, entonces puede calibrarse la relación entre la caída de presión y la velocidad de flujo para determinar la caída de presión. Como alternativa, una realización reemplaza las mediciones de diferenciales de presión con mediciones de velocidades de flujo para desarrollar algoritmos de control. En otras realizaciones, los flujos másicos pueden determinarse directamente y usarse para regular los generadores 234 de flujo.

En realizaciones en las que los generadores 234 de flujo instalados en las aberturas primera 134 y segunda 136 están cercan de la parte inferior del canal, puede controlarse la caída de presión en la parte vertical posterior. Si el generador 234 de flujo está cerca de la parte superior, puede usarse una sección similar en la corriente, pero esta vez es parte del interior de la corriente. Si el generador 234 de flujo está cerca de la parte media de la sección, o bien un lado, o bien ambos lados pueden considerarse en el algoritmo de control.

En otras realizaciones, el generador 234 de flujo puede usarse para provocar una caída de presión entre sus dos lados cerca del generador 234 que es igual a la caída de presión global entre el interior y el exterior de la cámara 102. En ese caso, podría ser una caída de presión de cero en la parte interior del canal 234 y una caída de presión de cero en la parte exterior del canal 234, lo que sugeriría que el flujo neto a través del canal 234 se aproxima a cero. En una realización particular, puede haber múltiples mediciones que proporcionen redundancia y mayor precisión, incluyendo, pero sin limitarse a diferenciales de presión entre el interior y el exterior de la cámara 102, un diferencial de presión a través del generador 234 de flujo cerca del generador, y dos diferenciales de presión de un par de puntos, estando cada par completamente en un lado del generador 234 de flujo. Además, puede haber al menos una medición de presión absoluta. Un algoritmo de control usado por el sistema 122 de control puede tener en cuenta todos los datos, o un subconjunto de los datos.

Según diversas realizaciones, el funcionamiento de uno o más generadores 234 de flujo acoplados en comunicación al sistema 122 de control puede depender de una lectura 238 de sensor obtenida mediante el sistema 122 de control desde un sensor 236 ubicado en o cerca del canal 234 abierto. Los sensores 236 a modo de ejemplo incluyen, pero no se limitan a, sensores de presión, sensores de velocidad de flujo, sensores de flujo másico, anemómetros térmicos, y anemómetros por ultrasonidos.

En realizaciones en las que la cinta 126 de bucle cerrado está entrando y saliendo de la cámara 102 de recolección, el gas atrapado en la estructura de la cinta puede portarse con la cinta 126 y, por tanto, crear una transferencia de masa. Esto puede compensarse haciendo que una corriente equivalente vaya en el sentido opuesto, empleando sopladores 240 activos que intercambian aire entre el canal 234 abierto y la cinta 126 para minimizar el arrastre. Además, una cinta 126 divide de manera eficaz el canal 234 en dos canales separados. Según diversas realizaciones, una caída de presión de cero puede mantenerse independientemente en ambos lados de la cinta 126 dentro del canal 234.

El diferencial de presión entre el interior y el exterior pueden variar sustancialmente en escalas de tiempo más largas. Por ejemplo, cambios de temperatura en el interior de una cámara 102 cerrada del orden de 30 K, podrían dar como resultado cambios de presión del orden del 10 % de una atmósfera (o 10 kPa). Los requisitos de potencia en los generadores 234 de flujo pueden llegar a ser excesivos, si tuvieran que mantener una diferencia de presión de ese orden durante cantidades de tiempo sustanciales. Por otro lado, en realizaciones que permitan un flujo de gas lento a través de la cámara 102, sería posible ajustar gradualmente el diferencial de presión sin salirse de las especificaciones de diseño para el flujo de gas, configurando simplemente para diferentes tasas de entrada y salida.

Como ejemplo específico, si el sol calentara la cámara 102, el sistema 100 podría ajustar gradualmente su presión a lo largo de un periodo de tiempo comparable al tiempo que tarda la cinta 126 en moverse a través de la cámara 102. Los sopladores aún tendrían que manejar fluctuaciones de presión de corta duración impulsadas, por ejemplo, por rachas de viento. Puede haber una caída de presión máxima que el sistema 100 puede generar, y cuando las velocidades del viento superan este límite, se degradará el rendimiento del sistema 100. Por otro lado, las rachas de viento típicas provocarán fluctuaciones de presión mucho menores que los cambios de temperatura diurnos. Las fluctuaciones del viento son normalmente del orden de decenas de Pa, pero pueden alcanzar valores del orden de un kPa.

Como ejemplo específico, un sistema 100 comprende una cámara 102 de recolección que tiene un volumen de 100 m3, con dimensiones de 2,5 m x 4 m x 10 m. En la sección de extremo hay dos hendiduras, cada una de 0,1 m x 2,5 m, que conectan el interior con el exterior. El viento en el exterior sopla a cierta velocidad, y las fluctuaciones en el viento pueden provocar un cambio en el diferencial de presión entre el interior y el exterior de la cámara 102. Hay dos tipos de flujos; uno es provocado por un diferencial de presión constante entre las dos aberturas en lados opuestos de la cámara 102 de recolección. El otro es debido a variaciones en la presión total en el exterior de la cámara 102 provocado por el efecto Bernoulli. La velocidad de flujo a través de la entrada podría ser tan alta como del 70 % de la velocidad del viento, pero puesto que la anchura de la hendidura es sólo de 1 parte en 25 de la altura de la cámara 102, la velocidad de flujo real de aire a través del interior de la cámara 102 ser tanto como el 3 % de la velocidad de flujo en el exterior. Si la velocidad del viento es de 5 m/s, el tiempo para atravesar la longitud de la cámara 102 por el exterior es de aproximadamente 2 segundos, mientras que por el interior sería de aproximadamente 1 minuto. Si la trayectoria a través de la cámara 102 es larga y estrecha, este tiempo puede ser sustancialmente más largo, en parte porque la distancia a recorrer es mayor, y en parte porque el flujo en el interior de la cámara 102 contribuirá con su propia caída de presión, que se restará a las caídas de presión en los extremos. Esto podría extenderse desde un minuto hasta una buena fracción de hora. El soplado y la expulsión durante las rachas de viento funcionan de manera diferente. Una racha de viento reduce la presión en el exterior, en ambos extremos, simultáneamente. Suponiendo rachas de viento de hasta 10 m/s, entonces la presión cae en el exterior debido a la ley de Bernoulli en aproximadamente 60 Pa en una de las dos aberturas. El mismo efecto podría estar sucediendo también en el otro lado. Una sola abertura induciría una velocidad de flujo de hasta diez metros por segundo, lo que podría dar como resultado un intercambio entre el aire interior y exterior a una velocidad de 1 metro cúbico por segundo. Si el viento se mueve de un lado a otro cada pocos segundos, eso podría conducir nuevamente a un intercambio de aire en la cámara que podría renovar el aire una vez por minuto. Algunas realizaciones abordan esto usando una larga trayectoria serpenteante.

Según diversas realizaciones, para obtener un tiempo de intercambio del orden de una hora o más, el sistema 122 de control necesita reducir eficazmente las velocidades de flujo no controladas a través de las aberturas en uno o dos órdenes de magnitud. Suponiendo que el flujo a través de la cámara 102 de recolección es cuadrático en la caída de presión, esto significa que el sistema 122 de control necesita reducir la caída de presión efectiva en el canal 232 en un orden de magnitud.

En una realización específica, el sistema 100 que alimenta una cinta 126 a través del hueco comprende un conjunto de generadores 234 de flujo cerca de la pared del canal 232, que pueden expulsar gas en pequeñas ráfagas o flujos constantes que son controlados por una válvula que puede ajustar los flujos totales. El aire del interior de la cámara 102 puede usarse para mantener una caída de presión fija en el extremo. En la segunda abertura 136 para la cinta 126, el flujo de aire se calibra en la cámara 120. Alternativamente, podría lograrse un flujo cero a través de la salida 136 de cinta. Es ventajoso controlar el flujo a través del canal de cinta a cero en este extremo, ya que el aire extraído de la cámara 102 es la corriente 202 de producto, lo que dificulta su recogida desde el canal 232 después de la salida.

Según diversas realizaciones, el flujo 202 de producto puede retirarse cerca de la primera abertura 134. Por ejemplo, en una realización, el flujo 202 de producto podría extraerse con una pequeña bomba de espiral. En una realización, la entrada y la salida de la cinta están en el mismo lado de la cámara 102. Esto minimiza el diferencial de presión entre la entrada y la salida. Además, hace posible tener una pequeña fuga hacia adentro en ambas cintas 126 y tener la salida de aire para la cámara en el lado opuesto del flujo. Por tanto, la cinta 126 que entra en la cámara 102 podría estar todavía seca.

La figura 2c es una vista lateral de un ejemplo no limitativo de un sistema 100 de recogida pasiva que hace uso de un material 252 sorbente por oscilación de calor. En realizaciones en las que el material 106 sorbente es un sorbente 252 por oscilación térmica o de calor, la estimulación del CO<2>en la cámara 102 puede producirse calentando el material 106 sorbente en el interior de la cámara 102. Dicho de otro modo, el sistema 140 de regeneración de sorbente para un sorbente 252 por oscilación de calor comprende una o más fuentes de calor. En algunas realizaciones, el calentamiento del material 252 sorbente en la cámara 102 puede lograrse usando vapor 244 suave que se condensa en el material 106 sorbente. El calentamiento del material sorbente en la cámara puede lograrse usando vapor suave que se condensa en el material sorbente. Este método de regeneración puede trabajar con materiales de oscilación térmica y materiales de oscilación de humedad. Proporciona la ventaja de amplificar la oscilación de humedad con un refuerzo térmico, y elimina la liberación de vapor de agua desde el material sorbente en la cámara de recolección, lo que otro modo consumiría cantidades significativas de energía.

Otros ejemplos de medios de calentamiento del sorbente 252 por oscilación de calor incluyen, pero no se limitan a, calentamiento directo del aire circundante en la cámara 120 de recolección, calentamiento radiativo de la cinta 126 (por ejemplo, con luz visible, luz infrarroja, microondas, etc.) y guiado de la cinta 126 sobre rodillos 130 calentados. También podría usarse ventajosamente la adición de luces UV al sistema 140 de regeneración de sorbente para desalentar el crecimiento microbiano en la cinta 126.

Las fuentes 254 de calor adicionales pueden incluir, pero no se limitan a, calor geotérmico, calor geotérmico residual que queda después de que se haya aplicado calor geotérmico de mayor temperatura en alguna otra aplicación, calor residual de plantas de energía y otros consumidores de energía, calor solar y calor recogido de paneles solares de enfriamiento. En algunas realizaciones, el calor residual generado por un sistema de compresión de CO<2>usado en la corriente 202 de producto puede reutilizarse para calentar la cámara 102 de recolección.

Tal como se muestra, en algunas realizaciones, un generador 234 de flujo puede comprender una o más cintas 246 de arrastre, que son cintas planas que se mueve a lo largo de las superficies planas de una pared 248 de canal y crean condiciones límite en la que el aire en la superficie se mueve con la velocidad de la cinta 246 de arrastre. Por tanto, en algunas realizaciones, a bloqueo 230 dinámico de aire puede formarse usando cintas 246 de arrastre para crear un flujo 250 en el canal en el sentido en el que se mueve la cinta 246 de arrastre lo que da como resultado un flujo 242 promedio deseable a través del canal 232.

En algunas realizaciones, pueden unirse materiales flexibles ligeros al interior de la cámara 102 de recolección y a los bastidores que minimizan el intercambio de gases entre la parte activa llena de cinta de la cámara 102 de recolección y la parte loca de la cámara 102 que está por encima de los rodillos superiores o por debajo de los rodillos inferiores. En una realización, las conexiones verticales o cortinas 256 pueden ser un material enrollado tipo “celosía” que se extiende desde el bastidor superior hacia abajo hasta justo por encima de un rodillo inferior y, a la inversa, un diseño similar para el material que se extiende desde el bastidor inferior justo debajo del rodillo superior opuesto. Estas cortinas 256, que pueden tocar de manera suelta las paredes de la cámara 102 de recolección, pueden extenderse y encogerse a medida que cambia la distancia entre los bastidores y crear una trayectoria serpenteante para que el aire fluya a lo largo de la cinta 126.

Las figuras 3a y 3b muestran vistas laterales del ejemplo no limitativo de un sistema 100 mostrado en la figura 2b. Específicamente, la figura 3a muestra el cuerpo 104 de captura del sistema 100 en una configuración 300 de recogida, y la figura 3b muestra el cuerpo 104 de captura en una configuración 304 de liberación. Cabe señalar que la cinta 126 de bucle cerrado se muestra con aproximadamente la mitad de la cinta 126 sombreada. Esto se hace para hacer que las dos configuraciones sean distintas, puesto que en un sistema 100 configurado para el funcionamiento continuo, el cuerpo 104 de captura puede estar en ambas configuraciones simultáneamente. El sombreado permite que el ciclo de captura/liberación sea más fácil de observar en las figuras 3a y 3b, y no debe interpretarse como limitativo o indicativo de una propiedad de la cinta.

En el contexto de la presente descripción y las reivindicaciones que siguen, una configuración 300 de recogida es una disposición del cuerpo 104 de captura en la que al menos una porción 302 del cuerpo 104 de captura capaz de capturar dióxido de carbono está en contacto con un flujo de aire fuera de la cámara 102 de recolección, de modo que el dióxido de carbono atmosférico es capturado por el material 106 sorbente. Además, en el contexto de la presente descripción y las reivindicaciones que siguen, una configuración 304 de liberación es una disposición del cuerpo 104 de captura en la que al menos una porción 306 del cuerpo 104 de captura que mantiene el dióxido 308 de carbono capturado está en contacto con el sistema 140 de regeneración de sorbente en el interior de la cámara 102 de recolección de modo que el dióxido 308 de carbono capturado se libera en la cámara 102 de recolección para formar un gas 124 enriquecido.

Según diversas realizaciones, un método para recoger de manera pasiva dióxido de carbono atmosférico incluye exponer al menos una porción 302 del cuerpo 104 de captura capaz de capturar dióxido de carbono a un flujo de aire natural, y luego mover la al menos una porción 302 del cuerpo 104 de captura que mantiene el dióxido 308 de carbono capturado en la cámara 102 de recolección usando la estructura 108 de soporte acoplada al cuerpo 104 de captura y accionada por un sistema 122 de control acoplado en comunicación a la estructura 108 de soporte. La porción 306 del cuerpo 104 de captura que mantiene el dióxido 308 de carbono capturado entra en la cámara 102 de recolección a través de una primera abertura 134. El método luego incluye regenerar el material 106 sorbente del cuerpo 104 de captura y liberar el dióxido 308 de carbono capturado en la cámara 102 de recolección para formar un gas 124 enriquecido exponiendo el material 106 sorbente a un medio 208 de liberación introducido en la cámara 102 de recolección mediante un emisor 210 de medio de liberación.

Adicionalmente, el método incluye extraer el medio 208 de liberación en forma líquida desde la cámara 102 de recolección usando un extractor 212 de líquidos. Después de eso, o simultáneamente, la corriente 202 de producto de gas 124 enriquecido se retira desde la cámara 102 de recolección a través de una salida 200 de producto desplazando el gas 124 enriquecido con un gas 204 de barrido. Finalmente, la al menos una porción del cuerpo 104 de captura, que tiene ahora material 106 sorbente regenerado, se retira de la cámara 102 de recolección accionando la estructura 108 de soporte con el sistema 122 de control.

Según diversas realizaciones, el sistema 122 de control puede comprender un equipo de comunicación para la monitorización y el funcionamiento remotos. En algunas realizaciones, el sistema 122 de control puede estar configurado para un funcionamiento autónomo, adaptándose a las condiciones ambientales según sea necesario. La energía puede suministrarse directamente, a través de una batería o a partir de una fuente renovable tal como, por ejemplo, solar, eólica o termoeléctrica.

En algunas realizaciones, el sistema 122 de control puede estar acoplado en comunicación a uno o más sensores (por ejemplo, sensores de CO<2>, sensores de humedad, sensores de temperatura, sensores de flujo de aire, sensores de luz, etc.) y pueden estar configurados con algoritmos para el funcionamiento eficiente del sistema 100.

En algunas realizaciones, el sistema 122 de control puede emplear algoritmos desarrollados para producir la mejor respuesta del sorbente 106. Estos algoritmos pueden estar diseñados para combinar aplicaciones de calentamiento y humedad de la manera más eficiente. En algunas realizaciones, los algoritmos optimizan el equilibrio entre el rendimiento y el coste de funcionamiento, de modo que se utilizan agua y calor para optimizar el suministro de CO<2>a una tasa óptima y una presión parcial óptima. La optimización también puede tener en cuenta las temperaturas ambientales, el estado de carga del sorbente 106, las condiciones climáticas, el coste de la calefacción, el agua y la electricidad, y otros parámetros relevantes.

El sistema 122 de control puede hacer uso de un software configurado para controlar una o más operaciones o propiedades, incluyendo, pero sin limitarse a, la tasa de adición de agua en forma de líquido/niebla/vapor, la temperatura interna, la velocidad de flujo del gas de barrido, la velocidad de bombeo para extraer el gas del producto, el tiempo de exposición al aire, el tiempo dentro de la cámara 102 de recolección, y similares. El software puede estar configurado para optimizar diversas propiedades, tales como el rendimiento, el consumo de agua y/o el consumo de energía.

El sistema automatizado puede incluir, pero no se limita a, la medición y respuesta al viento/clima, monitorización de recogida de CO<2>, movimiento temporizado automáticamente del cuerpo 104 de captura y/o la estructura 108 de soporte, sistemas de control de agua y aire, medición y control de temperatura, medición de flujo interno, controles de temporización para que coincida con la función de otro sistema, y similares.

Los sistemas 100 configurados para el funcionamiento continuo analizados anteriormente son ventajosos en cuanto a coste energético y adaptabilidad sobre los métodos de procesamiento discontinuos. Sin embargo, tales sistemas pueden ser difíciles de optimizar para la recolección de flujos de aires de múltiples direcciones (por ejemplo, la eficiencia puede ser deficiente para determinados vectores). Las figuras 4, 5a, y 5b muestran una vista lateral de un ejemplo no limitativo de un sistema 100 de recogida pasiva configurado para el funcionamiento discontinuo. Específicamente, la figura 4 es una vista lateral, la figura 5a es una vista lateral del sistema 100 de la figura 4 con parte de la cámara 102 de recolección retirada para mayor claridad y con la tapa 400 en una posición 500 abierta, colocando el cuerpo 104 de captura en una configuración 300 de recogida. La figura 5b es igual que la figura 5a, excepto porque la tapa 400 está en una posición 502 cerrada, colocando el cuerpo 104 de captura en una configuración 304 de liberación.

Tal como se muestra, el sistema 100 hace uso de un cuerpo 104 de captura que está compuesto por un conjunto de placas 404 que están expuestas al aire mientras que las placas 404 cuelgan de una tapa 400 por un anclaje 402 plegable, mientras que la tapa 400 está en una posición 500 abierta. Las placas 404 cuelgan esencialmente horizontales y paralelas entre sí en un apilamiento esencialmente vertical. La forma circular permite la recolección de viento desde cualquier dirección. Según diversas realizaciones, una placa 404 apilamiento puede oscilar entre una pocas (de 5 a 10) placas 404, y un gran número (>1000).

Las placas 404 están expuestas al aire libre que fluye a través de los huecos entre las placas 404 para absorber CO<2>, mientras que el cuerpo 104 de captura está en una configuración 300 de recogida y la tapa 400 está en una posición 500 abierta. Según diversas realizaciones, la tapa 400 está en una posición 500 abierta cuando está por encima y separada de la cámara 102 de recolección.

Una vez que el material 106 sorbente está cargado con CO<2>atmosférico capturado, la estructura 108 de soporte baja el cuerpo 104 de captura en la cámara 102 de recolección sobre la que cuelga. Una vez que la tapa 400 está en una posición 502 cerrada, se emplea el sistema 140 de regeneración de sorbente para liberar el CO<2>capturado, tal como se describió para diversas realizaciones anteriormente. La tapa 400 está en una posición 502 cerrada cuando está cubriendo la primera abertura 134 de la cámara 102 de recolección, encerrando completamente el cuerpo 104 de captura en el interior de la cámara 102 de recolección. Luego, el sistema 100 alterna entre recogida y liberación, elevando y bajando el cuerpo 104 de captura a través de la primera abertura 134 de la cámara 102 de recolección.

Durante el tiempo al aire libre, las placas 404 están soportados por uno o más anclajes 402 plegables, que pueden ser cadenas u otros soportes flexibles que están montados en la tapa 400 u otra parte de la estructura 108 de soporte diseñada para elevar y bajar las placas 404 de la cámara 102 de recolección. El anclaje 402 y las placas 404 puede elevarse y bajarse de manear automática o a voluntad. El material 106 sorbente en las placas 404 se carga al aire libre, y libera CO<2>en el interior de la cámara 102 de recolección.

En algunas realizaciones, dentro la cámara 102 de recolección una corriente de aire accionada mecánicamente fluye a través de la cámara 102. La cámara 102 puede estar sellada mediante la tapa 400 y/u otras estructuras, excepto por los canales asociados con el sistema 140 de regeneración de sorbente (es decir, el emisor 210 de medio de liberación, el extractor 212 de líquidos, etc.), una entrada 206 para que entre el gas 204 de barrido, y/o una salida 200 de producto para que el gas 124 enriquecido cargado de CO<2>abandone la cámara 102.

Aunque el término placas 404 se deriva de un posible diseño en el que las placas 404 tienen forma circular plana, es importante observar que, en el contexto de la presente divulgación, el término placa 404 tiene la finalidad de acomodarse a una gama mucho más amplia de geometrías.

En algunas realizaciones, las placas 404 pueden tener una sección transversal circular (a lo largo del eje central del apilamiento). En otras realizaciones, pueden emplearse otras formas, incluyendo, pero sin limitarse a, aproximaciones circulares (por ejemplo, polígonos de orden superior), triángulos, rectángulos, cuadrados, hexágonos, estrellas, anillos, y similares. Aunque la sección transversal circular puede ser apropiada para su uso en entornos con una dirección del viento impredecible, en otras realizaciones, puede emplearse un disco más oblongo en condiciones en las que el viento tiene una dirección prevalente.

En otras realizaciones, las placas 404 pueden ser no planas, tal como con forma de cuenco o casco. En algunas realizaciones, las placas 404 pueden estar altamente estructuradas para facilitar el contacto del gas con su superficie. Las placas 404 pueden comprender canales o pasos que crean trayectorias de flujo de gas desde la parte superior hasta la parte inferior de las placas 404 para facilitar el flujo de gas que entra en estrecho contacto con el material 106 sorbente de las placas 404.

En algunas realizaciones, las placas 404 pueden colgar verticalmente, pueden comprender una pluralidad de canales que permiten que el flujo de aire natural pase a través, y pueden estar acopladas entre sí mediante articulaciones. Cuando en la configuración 304 de liberación, este cuerpo 104 de captura articulado se dobla como papel plegado en abanico para dar un apilamiento.

Puede ser ventajoso limitar el movimiento de las placas 404 cuando cuelgan (por ejemplo, impedir un daño, optimizar la exposición del sorbente, etc.). Una manera de limitar el movimiento es contener las placas 404 colgantes entre guías a medida que se elevan. Un ejemplo sería un conjunto de mástiles verticales, que también proporcionan soporte estructural a la estructura de elevación (por ejemplo, la estructura 108 de soporte). Tres de tales mástiles ya serían suficientes para restringir el movimiento lateral de las placas 404. Otra realización puede tener las placas 404 conectadas a través de guías a lo largo de un orificio central, que impide movimientos relativos de las placas 404. Si las placas 404 y la tapa 400 tienen forma de anillo, entonces las guías también pueden discurrir en el interior de las placas 404. Otra opción para limitar el movimiento de las placas 404 es anclar la placa inferior a la parte inferior de la cámara 102 de recolección.

Cuando los ejemplos, realizaciones e implementaciones anteriores hacen referencia a ejemplos, los expertos habituales en la técnica deben entender que otros sistemas y métodos de recogida pasiva y ejemplos podrían mezclarse o sustituirse dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Sistema (100) para la recogida pasiva de dióxido de carbono atmosférico, que comprende:

una cámara (102) de recolección que comprende una primera abertura y un sistema (140) de regeneración de sorbente;

un cuerpo (104) de captura acoplado a y que puede moverse mediante una estructura (108) de soporte, teniendo la estructura (108) de soporte al menos una primera porción en el interior de la cámara (102) de recolección y una segunda porción fuera de la cámara (102) de recolección, comprendiendo el cuerpo (104) de captura un material sorbente y pudiendo moverse mediante la estructura de soporte para estar en una configuración (300) de recogida en la que al menos una porción del cuerpo (104) de captura capaz de capturar dióxido de carbono está en contacto con un flujo de aire natural fuera de la cámara (102) de recolección de modo que el dióxido de carbono atmosférico es capturado por el material sorbente, y una configuración (304) de liberación en la que al menos una porción del cuerpo (104) de captura que mantiene el dióxido de carbono capturado se hace funcionar por el sistema de regeneración de sorbente en el interior de la cámara (102) de recolección de modo que se libera el dióxido de carbono capturado en la cámara (102) de recolección para formar un gas enriquecido; una salida (200) de producto en comunicación de fluido con el interior de la cámara (102) de recolección y configurada para recibir una corriente de producto de gas enriquecido desplazada por un gas de barrido en el interior de la cámara (102) de recolección, el gas de barrido se introduce en la cámara (102) de recolección; y un sistema de control acoplado en comunicación a la estructura (108) de soporte, y configurado para alternar el cuerpo (104) de captura entre la configuración de recogida y la configuración (304) de liberación,

en el que la estructura de soporte comprende una tapa (400) que puede moverse entre una posición (500) abierta por encima de y separada de la cámara (102) de recolección, y una posición (502) cerrada en la que la tapa (400) cubre la primera abertura de la cámara (102) de recolección, la estructura (108) de soporte comprende además un anclaje (402) plegable acoplado al interior de la cámara (102) de recolección y la tapa (400), y

en el que el cuerpo (104) de captura comprende una pluralidad de placas (404) acopladas a y separadas a lo largo del anclaje (402) plegable de modo que la pluralidad de placas (404) cuelgan de la tapa (400) mediante el anclaje (402) cuando el cuerpo (104) de captura está en la configuración de recogida y la pluralidad de placas (404) están encerradas dentro de la cámara (102) de recolección cuando el cuerpo (104) de captura está en la configuración (304) de liberación, comprendiendo cada placa (404) el material sorbente.

2. Sistema (100) según la reivindicación 1, en el que el gas de barrido es aire atmosférico.

3. Sistema (100) según la reivindicación 1, en el que el material sorbente es un material sorbente por oscilación de humedad, el sistema de regeneración de sorbente comprende un medio de liberación, un emisor de medio de liberación, y un extractor de líquidos, y en el que el medio de liberación es uno de agua líquida y vapor.

4. Sistema (100) según la reivindicación 1, en el que el material sorbente es un material sorbente por oscilación de calor y el sistema (140) de regeneración de sorbente comprende una fuente de calor.

5. Sistema (100) según la reivindicación 4, en el que la fuente de calor es vapor.

6. Sistema (100) según la reivindicación 1, en el que la segunda porción de la estructura (108) de soporte está posicionada por encima de la cámara (102) de recolección a una altura, y en el que la altura es ajustable.

7. Sistema (100) según la reivindicación 1, en el que las placas (404) de la pluralidad de placas (404) están más cerca entre sí cuando el cuerpo (104) de captura está en la configuración (304) de liberación que cuando el cuerpo (104) de captura está en la configuración (300) de recogida.

8. Sistema (100) según la reivindicación 1, que comprende además un sensor externo fuera de la cámara (102) de recolección en comunicación acoplado al sistema de control y configurado para detectar las condiciones ambientales.

9. Sistema (100) según la reivindicación 1, en el que el flujo de aire natural es viento.

10. Sistema (100) según la reivindicación 1, en el que las placas (404) de la pluralidad de placas (404) son circulares.

11. Sistema (100) según la reivindicación 9, en el que el flujo de aire natural es viento desde múltiples direcciones.

12. Sistema (100) según la reivindicación 1, en el que las placas (404) de la pluralidad de placas (404) son horizontales.

13. Sistema (100) según la reivindicación 1, en el que el anclaje (402) plegable es flexible.

14. Método para recoger de manera pasiva dióxido de carbono atmosférico, que comprende:

exponer al menos una porción de un cuerpo (104) de captura capaz de capturar dióxido de carbono en un flujo de aire natural, comprendiendo el cuerpo (104) de captura una pluralidad de placas (404) que tienen material sorbente que captura dióxido de carbono atmosférico al entrar en contacto, colgando la pluralidad de placas (404) separadas en un anclaje (402) plegable;

bajar la pluralidad de placas (404) del cuerpo (104) de captura que mantiene dióxido de carbono capturado en una cámara (102) de recolección usando una estructura (108) de soporte que comprende el anclaje (402) plegable, la estructura (108) de soporte accionada por un sistema de control; acoplado en comunicación a la estructura (108) de soporte, manteniendo la pluralidad de placas (404) dióxido de carbono capturado que entra en la cámara (102) de recolección a través de una primera abertura de la cámara (102) de recolección, en el que la estructura (108) de soporte comprende una tapa (400) que puede moverse entre una posición (500) abierta por encima de y separada de la cámara (102) de recolección y una posición (502) cerrada en la que la tapa (400) cubre la primera abertura de la cámara (102) de recolección, y en el que la pluralidad de placas (404) cuelgan de la tapa (400) mediante el anclaje (402);

regenerar el material sorbente y liberar el dióxido de carbono capturado en la cámara (102) de recolección para formar un gas enriquecido exponiendo el material sorbente a un medio de liberación introducido en la cámara (102) de recolección mediante un emisor de medio de liberación, siendo el medio de liberación uno de agua líquida y vapor;

extraer el medio de liberación en forma líquida desde la cámara (102) de recolección usando un extractor de líquidos;

retirar una corriente de producto de gas enriquecido desde la cámara (102) de recolección a través de una salida de producto desplazando el gas enriquecido con un gas de barrido; y

elevar la al menos una porción de la pluralidad de placas (404) que tiene ahora material sorbente regenerado desde la cámara (102) de recolección accionando la estructura (108) de soporte con el sistema de control; en el que las placas (404) de la pluralidad de placas (404) están más cerca entre sí cuando se regenera que cuando se expone al flujo de aire natural.