El Centro de Innovación y Tecnología (ICP) es el encargado de liderar los estudios, investigaciones y nuevos desarrollos, para apalancar las metas de descarbonización de Ecopetrol. El ICP ha definido un portafolio tecnológico, que incluye iniciativas para la optimización de procesos, eficiencia energética, valorización de nuevos vectores energéticos, captura de carbono y desarrollo de productos bajos en carbono.

Portafolio tecnológico de descarbonización

Los esfuerzos están enfocados en las siguientes líneas de trabajo:

Hidrógeno

• Producción con Hidrógeno verde

En 2022 se realizó el primer piloto de producción de hidrógeno verde, pionero en Latinoamérica y operado en la Refinería de Cartagena. Se adquirió un electrolizador tipo PEM (Proton Exchange Membrane) de última generación, con suministro de energía fotovoltaica, logrando producir hidrógeno verde para ser combinado con el hidrógeno producido por reformado catalítico industrial y aportar a la mejora de los combustibles ofrecidos por la Refinería.

Con el desarrollo de la prueba se validó la tecnología que apalancará la toma de decisiones de sistemas de producción de hidrógeno a mayor escala.

• Movilidad con hidrógeno verde

En el Centro de Innovación del Caribe, en Cartagena, se construye el primer parque de movilidad para vehículos con celda de combustible, utilizando hidrógeno como fuente principal de energía, que emite vapor de agua como subproducto, reduciendo significativamente el impacto al medio ambiente. Esta infraestructura permitirá realizar la evaluación técnica del uso del hidrógeno en vehículos livianos, teniendo en cuenta factores como rendimiento, eficiencia y autonomía a diferentes alturas sobre el nivel del mar.

• Mezclas de hidrógeno con gas natural

Durante 2023 se pondrá en operación el primer laboratorio móvil de mezclas de hidrógeno con gas natural, que se ubicará en el Centro de Innovación del Caribe. Con estos equipos se podrá evaluar el impacto en integridad, funcionalidad y eficiencia en las líneas de transporte, distribución de mezclas hidrógeno con gas natural y desempeño de dispositivos de uso final seleccionados para el laboratorio móvil.

• Modelo de la cadena de suministro de hidrógeno

El modelo en desarrollo consiste en un sistema de soporte de decisiones estratégicas - tácticas para Ecopetrol, que permite diseñar la cadena de valor del hidrógeno (H₂), considerando:

• La distribución espacial - temporal de la materia prima para la generación de H₂, sus potenciales usos al interior de Ecopetrol y como oportunidad de negocio.
• La selección y ubicación de tecnologías para la producción y almacenamiento de H₂.
• Las necesidades de logística e infraestructura para el transporte de H₂ hacia el cliente final.
• El análisis de políticas e incentivos que hagan viable la adopción futura de la economía basada en H₂ en Colombia.

• Modelo de la cadena de suministro de CCUS

El ICP está desarrollando un modelo que permite apoyar la toma de decisiones de inversión y desarrollo de CCUS para Ecopetrol, mediante la optimización de la red de suministro (captura, compresión y transporte) de CO₂ para su utilización en procesos tales como recobro mejorado, fabricación de nuevos productos y combustibles o para almacenamiento en formaciones geológicas.

• Procesamiento y análisis de datos geoespaciales

La incorporación de análisis espacial en estudios de sistemas energéticos y especialmente en proyectos de captura, transporte y almacenamiento de CO₂ e H₂ en Ecopetrol, optimiza el proceso de aplicación de tecnologías emergentes mediante geo-procesos que relacionan las fuentes de emisión y sumideros. ECO2SIGHT es la herramienta geoespacial desarrollada para la consulta, análisis y visualización de los resultados de las evaluaciones del proceso de recobro EOR-CO₂, almacenamiento geológico, cadena de suministro, sumideros naturales y en general todas las tecnologías aplicables al aprovechamiento y uso de CO₂ e H₂.

Gestión del CO2

• Tecnologías emergentes para captura de CO2

Las tecnologías emergentes para la captura/separación de CO2 de las corrientes de flue gas son consideradas como la alternativa que permitirá viabilizar el reto en la reducción de emisiones a un menor costo de abatimiento en comparación con las tecnologías comerciales, por lo cual, esta investigación está enfocada en la estimación de la factibilidad técnico-económica de las tecnologías emergentes con mayor potencial para contribuir en la toma de decisión para su implementación.

• Almacenamiento Geológico de CO2

El secuestro geológico de CO2 se ha identificado como una opción para apalancar las metas de descarbonización de la compañía. El estudio de transición energética se aborda de manera integral con:

• Información geológica regional
• Mecanismos de almacenamiento
• Identificación y evaluación de riesgos
• Efectividad roca sello
• Geoquímica del sitio y termodinámica
• Monitoreo
• Volumetría
• Ranking de sitios
• Simulación dinámica

Para llevar a cabo este objetivo, se cuenta con el apoyo de la Universidad Nacional de Colombia y otras instituciones científicas.

• Recobro mejorado con CO2

El uso de CO2 como método de recobro mejorado (EOR/ Enhanced Oil Rrecovery) ofrece la oportunidad tanto de capturar un porcentaje de CO2 en el subsuelo como de generar beneficio financiero mediante la extracción de crudo adicional.

Producción de energías renovables

• Tecnologías para generación de energía en offshore

El territorio marítimo de Colombia tiene recursos naturales renovables que poseen un potencial de ser aprovechados de acuerdo con la fuente de energía renovable (eólica offshore, undimotriz, mareomotriz, solar, gradientes de salinidad y temperatura). El estudio “Tecnologías para generación de energía offshore a partir de fuentes renovables” se proyecta como una herramienta para evaluar la disponibilidad y uso de las Fuentes No Convencionales de Energía Renovable de origen marino, que permitan apalancar la transición energética.

• Potencial geotérmico de alta entalpía

Para reducir la incertidumbre en la selección del área con las mejores condiciones técnico-económicas para la explotación y generación de energías renovables, se aplican diferentes metodologías Geofísicas, modelamiento Geológico 3D, y análisis de laboratorio en muestras de afloramiento y núcleo para Colombia.

Con el fin de realizar identificación de prospectos, estimación inicial de potencial geotérmico, caracterización de perfiles de temperatura, análisis de red de fracturas naturales y asignación de características petrofísicas, mineralógicas, geoquímicas, mecánica de rocas, propiedades térmicas en cada uno de los polígonos de Interés, se realiza inicialmente la actualización de modelos geológicos tridimensionales con nuevos datos adquiridos en pozo y afloramiento en las áreas de interés.

En forma simultánea a estos procesos de geología se realiza el diseño geomecánico de los pozos y las facilidades de superficie para el recibo de calor y la producción de energía apoyándose en herramientas como la simulación de numérica de minería de calor.

Usos del CO2

El ICP adelanta una investigación que propone definir la viabilidad técnica y económica de las tecnologías de mineralización acuosa y bioconversión por microalgas a escala laboratorio y de prototipo piloto para la fijación de CO2 a partir de corrientes diluidas de flue gas y del aprovechamiento de corrientes acuosas residuales disponibles en Ecopetrol, que conllevan a la obtención de productos como carbonatos, bicarbonatos y biomasa valorizada.

Adicionalmente, se evalúan diferentes rutas tecnológicas para la producción de combustibles sintéticos (e-gasolina, e-diésel, e-keroseno, metanol, metano, amoniaco, urea) a partir de corrientes de H2 y CO2 como materias primas y que tengan potencial de reemplazar gradualmente los combustibles fósiles.

Producción de Diésel y Jet renovable

La incorporación de aceite vegetal a la cadena productiva del petróleo permite la producción de diésel y jet renovable utilizando patentes desarrolladas por Ecopetrol como el Biocetano®. Estas pruebas evalúan el comportamiento y determinación de parámetros operacionales óptimos del uso del catalizador y mezcla aceite vegetal y corrientes intermedias para garantizar los rendimientos y calidad del diésel y jet producido a especificaciones internacionales.

En 2022 se realizó la prueba industrial de coprocesamiento de Aceite Blanqueado de Palma (ABP) en una unidad de hidrotratamiento de la Refinería de Cartagena, llegando a una concentración de 5% de aceite vegetal, manteniendo la estabilidad operativa de la unidad. El resultado obtenido en la prueba permite proyectar la operación de producción de diésel renovable en las instalaciones de Ecopetrol.

Sumideros naturales de carbono

Se avanza en el estudio en Soluciones Basadas en la Naturaleza escala país, que abarca diversidad de ecosistemas, en cuya esencia la tecnología e innovación son factores determinantes. En alianza con Universidades, Centros de Investigación y entidades públicas se avanza en actividades como:

• Actualización de mapas de cobertura y deforestación del país y desarrollo de nuevos métodos para estudio de carbono en ecosistemas (IDEAM).

• Lanzamiento por primera vez en Colombia, de un espectrómetro para el monitoreo de gases efecto invernadero a bordo del nanosatélite-Chiribiquete-(6U cubesat). (FAC2).

• Despliegue de torres Eddy Covariance el cual medirán el intercambio de CO2, CH4 y N2O entre los diferentes compartimientos en los ecosistemas y la atmosfera en tiempo real. (Universidad Javeriana).

Estas alianzas con instituciones líderes en ciencia y tecnología hacen parte del “Ecosistema de Innovación” de escala mundial que Ecopetrol ha construido para este propósito.

• Sistema digital integrado para las soluciones basadas en la naturaleza Ecopetrol - Microsoft

Ecopetrol en alianza con Microsoft desarrolla un sistema digital integrado para las soluciones basadas en la naturaleza, enfocado en ecosistemas estratégicos de estudio para el grupo Ecopetrol y cuya aplicabilidad es de escala y valor país. Este reúne diversas tecnologías digitales, como computación en la nube, inteligencia artificial y modelación avanzada, integrando distintas tipologías de datos, para diseñar los territorios resilientes del futuro, donde la producción de energía -hidrocarburos y renovables-, las soluciones naturales del clima, la conservación del ambiente, las comunidades y el crecimiento del entorno son parte de la visión de Ecopetrol en el futuro.

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