Thesis:

Gas licuado renovable (e-GL): una alternativa carbono neutral al GLP para la transición energética sostenible

La creciente urgencia por enfrentar el cambio climático y avanzar hacia una transición energética sostenible ha impulsado el interés en combustibles renovables capaces de sustituir a los fósiles sin requerir cambios estructurales en la infraestructura existente, esta tesis investiga la viabilidad técnica, la seguridad, la flamabilidad, las emisiones y la formación de hollín de un gas licuado renovable (e-GL), producido mediante procesos tipo Power-to-Gasoline a partir de hidrógeno verde y CO2 capturado del aire, a través de un enfoque integral que combina análisis normativo, modelación computacional y validación experimental, se evalúa su potencial como combustible alternativo al GLP convencional. El análisis regulatorio comparado evidencia que la composición del e-GL no está considerada en la mayoría de las normativas internacionales vigentes, cumpliendo sin modificaciones solo en 1 de 50 países evaluados, gracias al modelado teórico-numérico, se obtuvo que el e-GL es igual de estable, seguro y es intercambiable por el GLP de forma directa, incluso con emisiones netas de carbono iguales a cero. En términos de comportamiento en la combustión, el e-GL presenta una mayor propensión a generar hollín—hasta un 57,6% más por kilogramo de combustible—y libera un 15% de su energía como radiación térmica, lo que podría ser ventajoso en procesos industriales que requieran alta transferencia de calor, además, se demuestra que puede integrarse en la infraestructura actual de distribución de GLP, reduciendo las barreras de adopción. Este estudio sienta las bases técnicas y normativas necesarias para avanzar en la comercialización del e-GL como un combustible seguro, sostenible y competitivo, contribuyendo significativamente a la descarbonización de sectores energéticos residenciales e industriales.

The growing urgency to face climate change and advance towards a sustainable energy transition has driven interest in renewable fuels capable of replacing fossil fuels without requiring structural changes in existing infrastructure, this thesis investigates the technical feasibility, safety, flammability, emissions and soot formation of a renewable liquefied gas (e-LG), produced through Power-to-Gasoline type processes from green hydrogen and CO2 captured from air, through a comprehensive approach that combines regulatory analysis, computational modeling and experimental validation, its potential as an alternative fuel to conventional LPG is evaluated. The comparative regulatory analysis shows that the composition of e-LG is not considered in most current international regulations, complying without modifications only in 1 of 50 countries evaluated, thanks to theoretical-numerical modeling, it was obtained that e-LG is equally stable, safe and is directly interchangeable with LPG, even with net carbon emissions equal to zero. In terms of combustion behavior, e-LG presents a greater propensity to generate soot—up to 57.6% more per kilogram of fuel—and releases 15% of its energy as thermal radiation, which could be advantageous in industrial processes that require high heat transfer, furthermore, it is demonstrated that it can be integrated into the current LPG distribution infrastructure, reducing adoption barriers. This study lays the technical and regulatory foundations necessary to advance in the commercialization of e-LG as a safe, sustainable and competitive fuel, contributing significantly to the decarbonization of residential and industrial energy sectors.