Combustión de gas natural con transportadores de oxígeno con bajo o nulo contenido en níquel

La combustión indirecta con transportadores sólidos de oxígeno (Chemical Looping Combustion, CLC) es una de las tecnologías más prometedoras de captura de CO2 en el proceso de producción de energía a partir de combustibles fósiles ya que la separación del CO2 generado es inherente al propio proceso y, por tanto, permite reducir en gran medida el coste asociado a la captura de dicho gas. Esta tecnología se fundamenta en la transferencia de oxígeno del aire al combustible por medio de un óxido metálico que actúa como transportador de oxígeno evitando el contacto directo entre el aire y el combustible. Este transportador de oxígeno circula entre dos lechos fluidizados interconectados denominados reactor de reducción y reactor de oxidación. La fase activa de un transportador de oxígeno se compone de un óxido metálico, normalmente óxidos de níquel, cobre, manganeso o hierro. Este trabajo de investigación se ha centrado en la evaluación del comportamiento de transportadores de oxígeno con bajo o nulo contenido en NiO en el proceso CLC cuando se utiliza CH4 u otros gases combustibles en presencia de H2S como impureza. La evaluación de estos transportadores de oxígeno se llevó a cabo en una planta piloto de dos lechos fluidizados interconectados de 500 Wt. Como objetivo final se ha pretendido identificar el transportador de oxígeno más prometedor para su escalado a una planta industrial CLC de gas natural. A partir del estado del arte en el desarrollo de materiales, se escogieron cuatro transportadores de oxígeno con unas propiedades adecuadas para la combustión de gases, tales como gas natural, gas de síntesis o hidrocarburos ligeros mediante el proceso CLC, uno por cada uno de los óxidos metálicos más usados para esta tecnología: materiales basados en níquel, cobre, manganeso y hierro. Los resultados obtenidos con el transportador de oxígeno basado en níquel con un contenido en NiO muy reducido (11 % en peso), y soportado sobre CaAl2O4, demostraron que este material era altamente reactivo con todos los gases empleados obteniéndose altas eficacias de combustión en un rango bien definido de condiciones de operación. Sin embargo, este transportador de oxígeno presentó algunos inconvenientes para su uso en una planta CLC a nivel industrial relacionados con la posible presencia de azufre en el combustible alimentado a dicha instalación así como la necesidad de desarrollar y fabricar un soporte de CaAl2O4 a nivel comercial con mejores propiedades físicas [1,2]. El transportador de oxígeno basado en manganeso presentó un buen comportamiento para el proceso CLC con combustibles gaseosos en términos de reactividad y eficacia de combustión cuando no existía presencia de azufre en la composición del combustible alimentado. Se observó que era necesario trabajar con un exceso de oxígeno muy grande con respecto al valor estequiométrico (phi > 11) para quemar completamente el combustible y que, en estas condiciones, la generación de O2 gaseoso por descomposición, característico del proceso CLOU de este material, resultaba determinante para alcanzar dicho objetivo. Sin embargo, la presencia de H2S en el gas combustible produjo la desactivación del transportador de oxígeno en términos de un importante descenso en la reactividad y capacidad CLOU del material, provocando una caída drástica de la eficacia de combustión al pasar de combustión completa a un valor del 72 % en apenas 17 horas de operación con adición de H2S. Además, la presencia de este contaminante generó ciertos problemas operacionales en términos de aglomeración [3]. El transportador de oxígeno basado en cobre exhibió un comportamiento no idóneo cuando el gas combustible alimentado a la planta CLC tenía H2S en concentraciones superiores a 1300 ppmv. En este sentido, las emisiones de SO2 a la salida del reactor de oxidación superaban el límite de emisiones impuesto por la UE y se acumulaba azufre en las partículas del material bajo todas las condiciones de operación. No obstante, durante todos los ensayos experimentales este material mantuvo una alta reactividad y una baja velocidad de atrición sin presencia de aglomeración [4]. El transportador de oxígeno basado en hierro, y preparado por el método de impregnación húmeda incipiente sobre gAl2O3, presentó un comportamiento óptimo para la combustión de gas natural con presencia de H2S, incluso para la combustión de sour gas y acid gas con concentraciones muy elevadas de este contaminante [4,5,6]. Además, este material exhibió una elevada estabilidad mecánica, térmica y química durante largos periodos de operación en continuo en una planta CLC, así como una alta reactividad bajo diferentes condiciones de operación. En este sentido, el inventario de sólidos necesario para quemar gas natural resultó ser muy bajo en comparación con otros transportadores de oxígeno basados en hierro estudiados en la literatura. Finalmente, esta tesis doctoral se concluyó con los estudios cinéticos de las reacciones de oxidación y reducción de los transportadores de manganeso y hierro con O2, CH4, H2 y CO [7,8]. Además, a partir de los resultados obtenidos, y teniendo también en cuenta los datos cinéticos de los transportadores de oxígeno basados en níquel y cobre, se estimaron las velocidades de circulación e inventarios de sólidos necesarios en un sistema CLC para cada uno de los cuatro materiales seleccionados. En todos los casos, los inventarios de sólidos fueron bastante reducidos en comparación con otros transportadores de oxígeno basados en dichos metales, lo cual corroboró la elevada reactividad de los mismos. En respuesta al objetivo final de este trabajo, se identificó al transportador de oxígeno basado en hierro como aquel que presentaba el mejor comportamiento en términos globales para la combustión de gas natural en presencia de H2S como impureza. Por ello, se propone para su escalado a una planta industrial CLC de gas natural. 1. Gayan P, Cabello A, Garcia-Labiano F, Abad A, de Diego LF, Adanez J. Performance of a low Ni content oxygen carrier for fuel gas combustion in a continuous CLC unit using a CaO/Al2O3 system as support. International Journal of Greenhouse Gas Control, 2013:14,209-19. 2. Cabello A, Gayan P, Garcia-Labiano F, de Diego LF, Abad A, Izquierdo MT, Adanez J. Relevance of the catalytic activity on the performance of a NiO/CaAl2O4 oxygen carrier in a CLC process. Applied Catalysis B: Environmental, 2014:147,980-7. 3. Cabello A, Abad A, Gayan P, de Diego LF, Garcia-Labiano F, Adanez J. Effect of Operating Conditions and H2S Presence on the Performance of CaMg0.1Mn0.9O3d Perovskite Material in Chemical Looping Combustion (CLC). Energy and Fuels, 2014:28,1262-74. 4. de Diego LF, Garcia-Labiano F, Gayan P, Abad A, Cabello A, Adanez J, Sprachmann G. Performance of Cu- and Fe-based oxygen carriers in a 500 Wth CLC unit for sour gas combustion with high H2S content. International Journal of Greenhouse Gas Control, 2014:28,168-79. 5. Cabello A, Dueso C, Garcia-Labiano F, Gayan P, Abad A, de Diego LF, Adanez J. Performance of a highly reactive impregnated Fe2O3/Al2O3 oxygen carrier with CH4 and H2S in a 500Wth CLC unit. Fuel, 2014:121,117-25. 6. García-Labiano F, de Diego LF, Gayan P, Abad A, Cabello A, Adanez J, Sprachmann G. Energy exploitation of acid gas with high H2S content by means of a chemical looping combustion system. Applied Energy, 2014:136,242-9. 7. de Diego LF, Abad A, Cabello A, Gayan P, Garcia-Labiano F, Adanez J. Reduction and Oxidation Kinetics of a CaMn0.9Mg0.1O3d Oxygen Carrier for Chemical-Looping Combustion. Industrial and Engineering Chemistry Research, 2014:53,87-103. 8. Cabello A, Abad A, Garcia-Labiano F, Gayan P, de Diego LF, Adanez J. Kinetic determination of a highly reactive impregnated Fe2O3/Al2O3 oxygen carrier for use in gas-fueled Chemical Looping Combustion. Chemical Engineering Journal, 2014:258,265-80

Kinetic determination of a highly reactive impregnated Fe2O3/Al2O3 oxygen carrier for use in gas-fuelled chemical looping combustion

The objective of this work was to determine the kinetic parameters for reduction and oxidation reactions of a highly reactive Fe-based oxygen carrier for use in chemical looping combustion (CLC) of gaseous fuels containing CH4, CO and/or H2, e.g. natural gas, syngas and PSA-off gas. The oxygen carrier was prepared by impregnation of iron on alumina. The effect of both the temperature and gas concentration was analysed in a thermogravimetric analyser (TGA). The grain model with uniform conversion in the particle and reaction in grains following the shrinking core model (SCM) was used for kinetics determination. It was assumed that the reduction reactions were controlled by two different resistances: the reaction rate was controlled by chemical reaction in a first step, whereas the mechanism that controlled the reactions at higher conversion values was diffusion through the product layer around the grains. Furthermore, it was found that the reduction reaction mechanism was based on the interaction of Fe2O3 with Al2O3 in presence of the reacting gases to form FeAl2O4 as the only stable Fe-based phase. The reaction order values found for the reducing gases were 0.25, 0.3 and 0.6 for CH4, H2 and CO, respectively, and the activation energy took values of between 8 kJ mol-1 (for H2) and 66 kJ mol-1 (for CH4). With regard to oxidation kinetics, the reacting model assumed a reaction rate that was only controlled by chemical reaction. Values of 0.9 and 23 kJ mol-1 were found for reaction order and activation energy, respectively. Finally, the solids inventory needed in a CLC system was also estimated by considering kinetic parameters. The total solids inventory in the CLC unit took a minimum value of 150 kg MW-1 for CH4 combustion, which is a low value when compared to those of other Fe-based materials found in the literature.This paper is based on the work carried out within the framework of the SUCCESS project, funded by the European Commission under the seventh Framework Programme (Contract 608571). This research was supported by the Spanish Ministry of Science and Innovation (MICINN Project: ENE2011-26354) and by FEDER.Peer reviewe

Performance of Cu- and Fe-based oxygen carriers in a 500 Wth CLC unit for sour gas combustion with high H2S content

Sour gas represents about 43% of the world's natural gas reserves. The sustainable use of this fossil fuel energy entails the application of CO2 Capture and Storage (CCS) technologies. The Chemical Looping Combustion (CLC) technology can join the exploitation of the energy potential of the sour gas and the CO2 capture process in a single step without the need of a sweetening pre-treatment unit. In this work, a total of 60 h of continuous operation with sour gas and H2S concentrations up to 15 vol% has been carried out in a 500 Wth CLC unit, from which 40 corresponded to a Cu-based oxygen carrier (Cu14γAl) and 20 to a Fe-based material (Fe20γAl). This is the first time that so high H2S concentrations are present in a fuel to be burnt in a CLC process. The Cu14γAl oxygen carrier seems to be not recommendable for the combustion of sour gas because, although all the H2S is burnt to SO2, copper sulfides were formed at all combustion conditions. In contrast, the Fe20γAl oxygen carrier presented an excellent behavior with no agglomeration problems and maintaining the reactivity of the fresh material. The sour gas (CH4, H2 and H2S) was completely burnt, and neither SO2 was released in the AR nor iron sulfides were formed at usual CLC operating conditions. These tests demonstrated the possibility to use sour gas in a CLC process with 100% CO2 capture without any SO2 emissions to the atmosphere.This work has been financed by Shell Global Solutions International B.V. within the frame of the agreement PT22648 signed between Shell Global Solutions International B.V. and Instituto de Carboquímica—Consejo Superior de Investigaciones Científicas (ICB—CSIC).Peer reviewe

Energy exploitation of acid gas with high H2S content by means of a chemical looping combustion system

In gas and petroleum industry, the waste gas stream from the sweetening process of a sour natural gas stream is commonly referred as acid gas. Chemical Looping Combustion (CLC) technology has the potential to exploit the combustible fraction of acid gas, H2S, to produce energy obtaining a flue gas highly concentrated on CO2 and SO2, which can be cost-effectively separated for subsequent applications, such as sulfuric acid production. At the same time, a concentrated CO2 stream ready for storage is obtained. The resistance of oxygen carriers to sulfur becomes crucial when an acid gas is subjected to a CLC process since the H2S content can be very high. In this work, a total of 41 h of continuous operation with acid gas and H2S concentrations up to 20 vol.% has been carried out in a 500 Wth CLC unit with two oxygen carriers based on Cu (Cu14γAl) and Fe (Fe20γAl). The formation of copper sulfides and the SO2 emissions in the air reactor made the Cu14γAl material not adequate for the process. In contrast, excellent results were obtained during acid gas combustion with the Fe20γAl oxygen carrier. H2S was fully burnt to SO2 in the fuel reactor at all operating conditions, SO2 was never detected in the gas outlet stream of the air reactor, and iron sulfides were never formed even at H2S concentrations as high as 20 vol.%. Furthermore, it was found that a H2S content of 20 vol.% in the acid gas was high enough to turn the CLC process into an auto-thermal process. Based on these results, it can be concluded that the Fe-based materials prepared by impregnation are very adequate to exploit the energy potential of acid gas mixtures with CO2 capture.This work has been financed by Shell Global Solutions International B.V. within the frame of the agreement PT22648 signed between Shell Global Solutions International B.V. and Instituto de Carboquímica – Consejo Superior de Investigaciones Científicas (ICB –CSIC).Peer reviewe

Evaluation of the effect of pressure and heat transfer on the efficiency of a batch fuel reactor, using Iron-based Oxygen Carrier with a CFD model

19 figures, 4 tables.Coupling a Chemical Looping Combustor fed with biofuels with a turbo expander is a promising Negative Emissions Technology (NET) to realize climate neutral targets in China and Europe. This is also an example of Bioenergy with Carbon Capture and Storage (BECCS) technology. To realize it, we need a Pressurized Chemical Looping Combustion process (PCLC). In this work, a Eulerian-Lagrangian hybrid model is developed in Barracuda-VRTM software, incorporating chemical reactions to predict the performance of a Fuel Reactor using Fe2O3 as oxygen carrier and syngas as fuel, under different pressures, ranging from 1 bar to 20 bars. The model predicted the conversion efficiency of syngas reduction using an iron-based oxygen carrier (Fe2O3/Al2O3). The results show, that the increase in pressure promotes the conversion of CO and inhibits the conversion of H2. When the two gases are considered together, the increase in pressure promotes the reaction between syngas and Fe2O3 and reduces the demand for Fe2O3 oxygen carrier per unit of syngas Lower Heating Value and so also the inventory of the reactor. Increasing temperatures promotes both the reaction of H2 and CO with Fe2O3. Dealing with CO conversion, this is more affected by pressure changes and temperature changes than H2. This represents important information for Fuel Reactor design, scale up and optimization. Further validation is neded in batch and continuous pressurised plants.This work has been funded by the GTCLC-NEG project that has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under the Marie Sklodowska-Curie grant agreement No. 101018756.Peer reviewe

Bioenergy with Carbon Capture and Storage (BECCS) developed by coupling a Pressurised Chemical Looping combustor with a turbo expander: How to optimize plant efficiency

18 figures, 6 tables.-- Supplementary information available.Carbon Capture and Storage is a technology of paramount importance for the fulfillment of the Sustainable Development Goal 7 (Affordable and Clean Energy) and the Sustainable Development Goal 5 (Climate Action). The European Union is moving rapidly towards low carbon technologies, for instance via the Energy Union Strategy. Coupling biofuels and carbon capture and storage to decarbonize the power and the industrial sector can be done through the development of BECCS (Bioenergy with Carbon Capture and Storage). Chemical Looping combustion is one of the cheapest way to capture CO2. A Chemical Looping Combustion (CLC) plant can be coupled with a turbo expander to convert energy to power, but it has to work in pressurised conditions. The effect of pressure on the chemical reactions and on fluidised bed hydrodynamics, at the moment, is not completely clear. The aim of this review is to summarize the most important highlights in this field and also provide an original method to optimize power plant efficiency. The main objective of our research is that to design a pressurised Chemical Looping Combustion plant which can be coupled to a turbo expander. To achieve this we need to start from the characteristics of the turbo expander itself (eg. the Turbine Inlet Temperature and the compression ratio) and then design the chemical looping combustor with a top down approach. Once the air and the fuel reactor have been dimensioned and the oxygen carrier inventory and circulation rate have been identified, the paper proposes a final optimization procedure based on two energy balances applied to the two reactors. The results of this work propose an optimization methodology and guidelines to be used for the design of pressurised chemical looping reactors to be coupled with turbo expanders for the production of power with carbon negative emissions.This work has been funded by the GTCLC-NEG project that has received funding from the European Union's Horizon 2020 Research and Innovation Programme under the Marie Sklodowska-Curie grant agreement No. 101018756.Peer reviewe

Combustión de gas natural con transportadores de oxígeno con bajo o nulo contenido en níquel

Tesis llevada a cabo para conseguir el grado de doctor en la Universidad de Zaragoza en noviembre de 2014.-- Sobresaliente Cum-Laude.La combustión indirecta con transportadores sólidos de oxígeno (Chemical Looping Combustion – CLC) es una de las tecnologías más prometedoras de captura de CO2 en el proceso de producción de energía a partir de combustibles fósiles ya que la separación del CO2 generado es inherente al propio proceso y, por tanto, permite reducir en gran medida el coste asociado a la captura de dicho gas. Esta tecnología se fundamenta en la transferencia de oxígeno del aire al combustible por medio de un óxido metálico que actúa como transportador de oxígeno evitando el contacto directo entre el aire y el combustible. Este transportador de oxígeno circula entre dos lechos fluidizados interconectados denominados reactor de reducción y reactor de oxidación. La fase activa de un transportador de oxígeno se compone de un óxido metálico, normalmente óxidos de níquel, cobre, manganeso o hierro.Este trabajo de investigación se ha centrado en la evaluación del comportamiento de transportadores de oxígeno con bajo o nulo contenido en NiO en el proceso CLC cuando se utiliza CH4 u otros gases combustibles en presencia de H2S como impureza. La evaluación de estos transportadores de oxígeno se llevó a cabo en una planta piloto de dos lechos fluidizados interconectados de 500 Wt. Como objetivo final se ha pretendido identificar el transportador de oxígeno más prometedor para su escalado a una planta industrial CLC de gas natural.A partir del estado del arte en el desarrollo de materiales, se escogieron cuatro transportadores de oxígeno con unas propiedades adecuadas para la combustión de gases, tales como gas natural, gas de síntesis o hidrocarburos ligeros mediante el proceso CLC, uno por cada uno de los óxidos metálicos más usados para esta tecnología: materiales basados en níquel, cobre, manganeso y hierro. Los resultados obtenidos con el transportador de oxígeno basado en níquel con un contenido en NiO muy reducido (11 % en peso), y soportado sobre CaAl2O4,demostraron que este material era altamente reactivo con todos los gases empleados obteniéndose altas eficacias de combustión en un rango bien definido de condiciones de operación. Sin embargo, este transportador de oxígeno presentó algunos inconvenientes para su uso en una planta CLC a nivel industrial relacionados con la posible presencia de azufre en el combustible alimentado a dicha instalación así como la necesidad de desarrollar y fabricar un soporte de CaAl2O4 a nivel comercial con mejores propiedades físicas.Peer reviewe

Ilmenite: A promising oxygen carrier for the scale-up of chemical looping

28 figures, 8 tables.To tackle the scale-up of Chemical Looping Processes, the production of efficient and affordable oxygen carriers appears of paramount importance. Ilmenite is an ore-derived oxygen carrier which can be considered surely abundant and cheap. The preparation and the characterization of its reactivity are presented in the following paper. The paper describes briefly the performance of ilmenite relating it to other oxygen carriers, its thermodynamic properties, the kinetics and its use with fuels (solid, liquid and gaseous, including biofuels). Key features for an oxygen carrier are represented by costs and environmental sustainability, oxygen transport capacity and reactivity, as well as specific issues related to its use in fluidized bed reactors, namely agglomeration and attrition behavior. In addition, information about mutual interaction with fuel, considering also the influence of impurities, coke deposition or its effect on the gasification rate of solid fuels, is reported.This work has been partially funded by the GTCLC-NEG project, that has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under the Marie Sklodowska-Curie grant agreement No. 101018756, and the SWINELOOP project (PID2019-106441RB-I00 funded by MICIN/AEI/10.13039/501100011033). A. Cabello also thanks the Grant IJC2019-038908-I funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033.Peer reviewe

Combustión de combustibles gaseosos con captura de CO2 utilizando transportadores sólidos de oxígeno basados en níquel

La tecnología de Chemical - Looping Combustion es una de las tecnologías más prometedoras de captura de CO2 en el proceso de producción de energía a partir de combustibles gaseosos ya que la separación del CO2 generado es inherente al propio proceso y, por tanto, permite reducir en gran medida el coste asociado a la captura de dicho gas. Esta tecnología se fundamenta en la transferencia de O2 del aire al combustible por medio de un óxido metálico que actúa como transportador de oxígeno evitando el contacto directo entre el aire y el combustible. En este trabajo se ha estudiado el comportamiento de un transportador de oxígeno de níquel, preparado por el método de impregnación, con un bajo contenido de NiO (11% en peso) en una planta piloto de CLC utilizando diferentes gases (CH4, H2, CO, gas de síntesis, C2H6 y C3H8) como combustibles. Se han llevado a cabo 90h de operación en continuo a alta temperatura (900ºC) analizando tanto el efecto de la relación oxígeno/combustible, phi, como de la composición del gas combustible sobre la eficacia de combustión y la distribución de gases de producto. Además, se han caracterizado partículas frescas y usadas para investigar los posibles cambios sufridos por las mismas durante su operación en continuo en la planta piloto. Cuando se llevaron a cabo los ensayos de combustión de gas de síntesis se obtuvieron conversiones completas de gas trabajando con valores de phi ≥ 1.3. Al emplear hidrocarburos ligeros como gases de combustión, se alcanzaron eficacias superiores al 95% para valores de phi >1.6. Sin embargo, con respecto a los ensayos con metano, la eficacia de combustión máxima se alcanzaba en un estrecho rango de valores de phi muy cercanos a 1, entre 1.0 y 1.2. Además, un incremento en el valor de este parámetro implicaba un descenso de la eficacia de combustión. Este comportamiento es diferente a la mayoría de los transportadores de níquel estudiados hasta el momento y se puede atribuir a la baja actividad catalítica del transportador de oxígeno para las reacciones de reformado en el proceso de reducción. El inventario de sólidos necesario para alcanzar una eficacia de combustión de metano del 99% es inferior a 180 kg/MWth, el cual se corresponde con un inventario de níquel metálico de 17 kg/MWth aproximadamente. Estos valores son los más bajos encontrados en la bibliografía si se comparan con cualquier tipo de transportador de oxígeno de níquel desarrollado hasta la fecha. Este resultado tan destacado se debe tanto a alta reactividad del transportador, como a su bajo contenido en NiO. La utilización de CaAl2O4 como soporte evita la formación de la espinela NiAl2O4, la cual no es deseable debido a su baja reactividad. Finalmente, a partir del estudio de las propiedades físicas y químicas de las partículas frescas y usadas de este material se ha observado que la reactividad y la capacidad de transporte se mantienen constantes durante el tiempo de operación en la planta. Asimismo, no se observó cambios en la composición química de los sólidos, determinándose los mismos compuestos por XRD en las muestras frescas y usadas. No obstante, la resistencia a la atrición del transportador de oxígeno presenta un margen de mejora importante. Si esta propiedad fuese mejorada, este transportador podría convertirse en un firme candidato a ser utilizado en una planta de CLC a nivel industrial para llevar a cabo la combustión de una amplia variedad de combustibles gaseosos

Techno-economic analysis of a chemical looping combustion process for biogas generated from livestock farming and agro-industrial waste

6 figures, 10 tables.-- Supplementary information available.Biogas is a renewable fuel that is generated from the decomposition of organic matter through the process of anaerobic digestion. The compound that provides biogas with its energy value is CH4, which accounts for between 40% and 75% of the gas, with CO2 being the other main component of this fuel. Although the biogas valorization process is carbon neutral, the overall process can become carbon negative with the application of CO2 capture technologies, such as chemical looping combustion (CLC). This work presents a techno-economic analysis of a 5 MWth plant for the generation of biogas from livestock farming and agro-industrial waste to produce electricity + heat or heat only (base cases), or for further treatment in a CLC unit (CLC cases), where the captured CO2 is converted into a raw material, e.g. for the production of greenhouse crops. Results from the comparative study of five different oxygen carriers used in CLC are also presented. The profitability of the base cases was evaluated by means of the Levelized Cost of Electricity (LCOE) and Levelized Cost of Thermal Energy (LCOTE) metrics, whereas the economic performance of the CLC cases was measured by the Levelized Cost of CO2 (LCOCO2). LCOE gave a value of €139.90/MWh for the base case, and LCOTE was €56.50/MWh for the modified base case, where biogas was combusted in a boiler to produce only heat. With regard to the CLC cases, LCOCO2 values ranged between €148.60 per tonne for a highly reactive, synthetic Cu-based oxygen carrier and €177.10 per tonne for ilmenite. Finally, by comparing the economic results obtained in this work with those found in the literature for conventional biogas production plants and greenhouse crop production processes, it can be concluded that the implementation of CLC technology in biogas plants has the potential to become a profitable and environmentally sustainable option for the valorization of organic waste because the CO2 generated in the fuel reactor of the CLC unit can be considered a marketable, high value-added product for the niche market of the greenhouse farming of horticultural crops.This work was supported by the SWINELOOP (PID2019-106441RB-I00/AEI/10.13039/501100011033) and CSIC 202180I016 projects. A. Cabello is also grateful for Grant IJC2019-038908-I funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033.Peer reviewe