nv1962

Alternativas para el bioetanol: GTL como paso intermedio

No es la primera vez que me meta con el tema del bioetanol, en el marco mayor de la búsqueda de fuentes de energía alternativas que sean a la vez renovables y con un efecto neto neutro sobre el medio ambiente; pero me parece de sumo interés un desarrollo tecnológico que viene de la mano de los laboratorios de la compañía Shell.

En muy resumidas cuentas, para ubicar al neófito sin entrar en mayores complejidades: la actual tremenda dependencia del petroleo no tiene una alternativa inmediata, es decir: habrá que crear una suerte de hoja de ruta a un futuro con energía duradera y limpia. En ese futuro, se podría emplear como fuente energética material orgánico - biomasa - cultivado para tal propósito. Una de las ideas es cultivar algas marítimas, aunque hoy por hoy no hay un proceso viable para ello. El enorme beneficio de emplear biomasa es que se puede emplear su cultivo como sumidero, es decir: para absorber gases de efecto invernadero creados por el uso de la energía.

Se podría recurrir a otras fuentes para cultivar biomasa con fines energéticos. De hecho, ya se están empleando la caña de azúcar y el maíz, interesantes por su elevado valor energético: de ahí procede el bioetanol. Sin embargo, el bioetanol tiene varios problemas, como apunté anteriormente, que hoy por hoy son demasiado graves como para recurrir al bioetanol como alternativa tal y como están las cosas. Para empezar, la producción mundial de materia prima como pueden ser azúcar, trigo o maíz está ya bajo enorme tensión; la demanda con fines energéticos está en competición directa con la demanda alimentaria. No tiene sentido alguno que generemos hambrunas para paliar el problema del petróleo. Por otra parte, la tremenda presión de demanda resultante del mercado energético y alimentario combinado abocaría en un necesario aumento colosal de la superficie de tierras dedicadas al cultivo. Acabaríamos con la Tierra convirtiéndola en un desierto. Eso quiere decir que, hoy por hoy, la alternativa del bioetanol es, en realidad, un espejismo. Afortunadamente, esa idea está calando hasta en los estamentos políticos.

Claro, la pregunta ahora es: ¿entonces qué? ¿Hay una solución? En lugar de una sola respuesta, lo que se está perfilando es, más que nada, un método para lograr paulatinamente la situación deseada, a lo que antes me referí como hoja de ruta energética.

Ahí es donde entra en juego el laboratorio de Shell en Amsterdam…

A raíz de la crisis de petroleo de 1973, se plantearon buscar una solución alternativa al petroleo que, a la vez:

1. Debe ser más limpio en su consumo;
2. Debe tener una fuente mucho más abundante;
3. Ha de ser compatible con los combustibles líquidos actuales (p.ej. gasolina, gasoil, queroseno).

Es lógico que pensaron en gas natural, ya que en Holanda en esos momentos la explotación de sus yacimientos estaba en pleno apogeo. Para ello tenían que resolver el problema de la conversión de gas natural a un líquido estable (en inglés, gas to liquids o GTL). En los años 20 del siglo pasado, los investigadores alemanes Franz Fischer y Hans Tropsch habían desarrollado un método de síntesis a partir de carbón, el así llamado proceso Fischer-Tropsch (abreviado a proceso FT).

Es un interesante ejemplo que ilustra cómo la necesidad circunstancial fomenta la ingeniosidad: el limitado acceso a petroleo de la Alemania nazi, combinado con sus yacimientos de carbón, hizo que allí el proceso FT se desarrolló rápidamente para crear combustible sintético. Tras la II Guerra Mundial, el Pentágono decidió trasladar a cientos de científicos que trabajaron para los nazis a los EE.UU., en la así llamada Operación Paperclip; con ello, se trajeron también las claves de la tecnología del proceso FT. Sin embargo, y a pesar del interés estratégico de poder disponer de una fuente autónoma de combustible por los enormes yacimientos de carbón en este país, el bajo precio del petróleo relegó el desarrollo de una industria FT a una baja prioridad, y no recobró interés hasta recientemente, con el precio del petróleo subiendo últimamente incluso por encima de los $100 por barril. En otro caso parecido al del III Reich, en los años 50 del siglo pasado, el régimen de apartheid en Sudáfrica tuvo que hacer frente al embargo de petróleo; por ello, el proceso FT tuvo en ese país un enorme desarrollo. Hoy en día, la mayoría de gasoil suministrado en Sudáfrica es sintético, fabricado en ese mismo país. Debido a ello, Sudáfrica dispone en la empresa Sasol de un enorme caudal de experiencia en la explotación del proceso FT, cosa que explica su actual participación en varios proyectos de enorme envergadura de construcción de plantas GTL actualmente en curso.

Sin embargo, el proceso FT basado en síntesis de carbón no tenía una viabilidad económica que justificase una explotación comercial a gran escala; los casos de Alemania nazi y Sudáfrica nacieron más bien por necesidad. Por ello, los científicos de Shell pusieron manos a la obra, buscando una solución mejor, más limpia, eficaz, y mucho más escalable, y sobre todo: partiendo de gas natural, en lugar de carbón. En 1983 dieron con esa solución, modificando el proceso FT que pasaron a llamar Shell Middle Distillate Synthesis o SMDS. Decidieron entonces construir una planta de ensayo en Amsterdam para elaborar la tecnología necesaria para crear una línea de producción industrial de explotación comercial.

En Shell ya sabían que el combustible líquido GTL quemaba mucho más limpio que los existentes en el mercado en emisiones de monóxido de carbono, y sobre todo en emisión de partículas, tema sobre todo relevante en el caso de gasoil. Más aún, comprobaron que puede emplearse como sustituto progresivo, con un efecto de emisiones que se mantiene bastante proporcional o lineal a su mezcla, lo que viene a decir que tenían resueltas las tres exigencias iniciales, mencionadas anteriormente. Con esos resultados en la mano, Shell decidió arriesgarse: aunque la viabilidad industrial estaba bien demostrada, el bajo precio del petróleo y las elevadas inversiones hicieron dudar mucho de la viabilidad económica. Dieron el siguiente paso con la construcción de una planta comercial en Malasia, cerca de la ciudad de Bintulu, que entró en producción en 1993. Era la primera planta comercial en el mundo de combustible GTL basado en gas natural; otras plantas FT (como las de Sasol) partieron del proceso de síntesis basado en el carbón (en inglés: coal to liquids o CTL), aunque Sasol luego también introdujo un sistema similar para producir combustibles GTL, o sea: partiendo de gas natural.

Dadas las enormes reservas de gas natural disponibles en el mundo y la creciente presión sobre la producción de petroleo, sobre todo si pensamos en el exponencial crecimiento en la demanda debido al desarrollo de países como India y China en la próxima década, está claro que tanto los combustibles GTL tienen un atractivo cada vez mayor. Incluso los combustibles basados en el carbón están en auge, por la combinación de un desarrollo de tecnología CTL mucho más limpia y la mencionada crisis del petróleo. Sin embargo, hay dos problemas que hacen que una hipotética sustitución de tecnología es simplemente inviable, por lo que debe pensarse más bien en una solución trampolín, de paso al desarrollo de un ciclo energético duradero y renovable:

• A pesar de unas existencias enormes de tanto carbón como gas natural, y que constituyen una reserva global impresionante, se trata de fuentes que se van agotando de forma cada vez más rápida. El desarrollo de potencias económicas e industriales como China e India presiona cada vez más sobre la capacidad de extracción y producción, y su consumo en auge ejerce una presión de vértigo, cosa que se refleja también en los precios de mercado. Pero detrás de estos dos gigantes viene otro bloque de países, como México, Brasil, y Rusia, que en el plazo de una generación habrán alcanzado un peso enorme que añade lo suyo a esa ya tremenda presión. En resumen, ni las enormes reservas mundiales de gas natural y sobre todo carbón podrán aguantar ese tirón por mucho tiempo; sería cuestión de aplazar, más que resolver el problema de fondo de escasez.
• Aunque las emisiones de combustibles GTL (e incluso CTL) son mucho menos nocivas que aquello derivados de petróleo, distan de ser una solución para otro creciente problema, que afortunadamente se está tomando cada vez más en serio: el calentamiento global. Los combustibles GTL, por ejemplo, producen una emisión de dióxido de carbono (uno de los así llamados gases de efecto invernadero) que aproximadamente duplica el nivel de combustible basado en petroleo; son más “limpios” al producir menos emisiones tóxicas, pero empeoran el problema del calentamiento global.

Al principio mencioné la posibilidad, hoy por hoy teórica, de convertir algas marítimas de cultivo como fuente de biomasa en un combustible, en un proceso de síntesis biomass to liquids, abreviado a BTL. A diferencia de GTL y CTL, el cultivo de algas permite absorber buena parte del dióxido de carbono emitido en su combustión, cosa que resolvería buena parte del problema de emisión de gases invernadero. Pero como también dije, el principal problema por resolver aún es el de crear un proceso de cultivo que sea a la vez escalable, fiable y eficaz. Por ello, la tecnología de combustibles CTL y GTL que ya está disponible sirve más bien como tecnología trampolín: mientras se van buscando fuentes viables de biomasa artificial (de cultivo) para alcanzar la producción sostenible de combustibles BTL, se puede al menos paliar buena parte de la creciente demanda con GTL y CTL.

Shell está haciendo un enorme esfuerzo por ampliar su capacidad de producción de combustibles GTL; dentro de pocos años tendrán terminada una enorme planta nueva en Qatar, que tendrá una capacidad de producción de unos 140.000 barriles diarios de combustible GTL - unas diez veces más que su planta en Bintulu, en Malasia. Otras multinacionales de hidrocarburos están también construyendo plantas GTL, como Chevron (por cierto, junto con Sasol) o BP, por lo que la disponibilidad de combustibles GTL aumentará de forma muy significativa en los próximos diez años, cosa que a su vez permitirá sustituir paulatinamente la gasolina tradicional por mezclas de gasolina con productos GTL.

Lo realmente sorprendente es la facilidad con la que se puede, en efecto, introducir GTL en el consumo de vehículos existentes en el mercado. Así, Shell ha realizado un importante programa de pruebas de sustitución con GTL, en distintos países del mundo, en las que se mezclaba combustible con GTL, o incluso sólo ese combustible, en diferentes tipos de vehículos. Y ya se comercializan esos combustibles híbridos o mezclados: en una docena de países europeos, se vende tal gasoil bajo la marca Shell V-Power Diesel, y en Tailandia se comercializa como Shell Pura Diesel, con bastante éxito también ayudado por la imposición de fuertes multas por emitir humos de vehículos, para así frenar la contaminación.

Y es que el problema de la contaminación es acuciante en las grandes urbes; no sólo se trata de casos como Pekín, iluminados de forma circunstancial como por la celebración de Juegos Olímpicos. La población urbanística a nivel mundial está alcanzando cotas tremendas; por primera vez en la historia, la mitad de los seres humanos reside en ciudades. Hace dos siglos, sólo el tres por ciento de los humanos vivía en ciudades. No solo eso, sino que ya hay decenas de megaciudades, cada una con una población superior a los diez millones de habitantes. Aquí vemos (en un gráfico prestado de Wikipedia) representadas las 400 ciudades mayores del mundo, cada una con una población superior al millón de habitantes:

Las ciudades más pobladas están alcanzando niveles increíbles. Éstas son las diez aglomeraciones urbanísticas mayores del mundo:

1. Tokio, Japón (33.600.000)
2. Seúl, Corea del Sur (23.400.000)
3. Ciudad de México, México (22.400.000)
4. Nueva York, EE.UU. (21.900.000)
5. Mumbai (Bombay), India (21.600.000)
6. Delhi, India (21.500.000)
7. São Paulo, Brasil (20.600.000)
8. Los Ángeles, EE.UU. (18.000.000)
9. Shanghai, China (17.500.000)
10. Osaka, Japón (16.700.000)

Cuesta muy poco imaginar el grado de contaminación que esa enorme concentración conlleva. Por ello, incluso una sustitución parcial de combustible tradicional, basada en petróleo, con aquellos basados en GTL o CTL son un paso importantísimo, camino a una próxima solución con combustibles limpias y de origen renovable. Quizá parezca que la capacidad de producción de GTL no sea capaz de aportar mucho, pero la planta de Qatar de Shell producirá suficiente combustible GTL como para abastecer plenamente a todos los autobuses y taxis en circulación en todas las diez macrociudades indicadas antes juntas, es decir: suficiente para que cambien todos a combustible 100% GTL. Entre aquella futura planta GTL de Shell en Qatar, y otras plantas de proceso FT (basados en carbón o gas natural) que están en fase de construcción o ya en uso en Malasia, Sudáfrica, Qatar, Nigeria y China, la capacidad global aumentará a niveles muy considerables en un plazo relativamente corto, lo que facilitará su introducción rápida aunque escalonada, sobre todo si se piensa en su aplicación en medios de transporte público.

Más sorprendente, quizá, sea la demostración que los combustibles GTL realmente tienen muy buenas posibilidad de sustituir gradualmente los combustibles basados en petroleo, en una prueba realizada el pasado día 4 de febrero, en un proyecto de cooperación entre Shell, Rolls Royce (fabricante de motores), y Airbus, el gigante europeo de diseño y construcción aeronáutica. Ese día, un Airbus A380 (ya saben - el avión de pasajeros más grande del mundo) realizó un vuelo de más de tres horas, despegando en Filton en el Reino Unido, y aterrizando en Toulouse (Francia), con un motor alimentado con queroseno GTL:

(Fotos procedentes de Airbus)

Aunque se trataba de una prueba realizada en el avión más avanzado de Airbus, para comprobar el rendimiento y el comportamiento del motor consumiendo queroseno GTL, se puede usar sin problemas en cualquier otro modelo de Airbus.

Va siendo hora que se hable más de formas prácticas para ir sustituyendo de manera paulatina pero creciente los combustibles que tantos quebraderos de cabeza nos causan, camino al desarrollo y la introducción de combustibles de origen renovable… Espero que esta entrada ayude a promover esa discusión más amplia.

Sphere: Related Content

Tags: Airbus, alternativa, calentamiento global, combustible, emisiones, Energía, fuel, GTL, Medio ambiente, petróleo, Rolls Royce, Shell, sustituir