Los bloques de construcción químicos derivados de la industria petroquímica siguen desempeñando un papel fundamental en la sociedad.
La producción de gas de síntesis contribuye significativamente a las emisiones de CO2 de la industria petroquímica.
Existe la tecnología necesaria para reducir significativamente las emisiones de CO2 del gas de síntesis a gran escala y ayudar a la industria en su camino hacia las cero emisiones netas.
La industria petroquímica ha desempeñado un papel fundamental en la sociedad durante más de 50 años y, a lo largo de ese tiempo, el sector ha evolucionado constantemente, adoptando tecnologías y procesos novedosos para impulsar mejoras de eficiencia y reducciones de costes. El foco actual se centra en cómo reducir la huella de carbono de la industria química, que es la tercera industria más emisora, por detrás de las industrias del hierro y el acero y del cemento.
Según la AIE, en 2018 las emisiones de CO2 del sector químico fueron de 1,5 gigatoneladas, es decir, el 18 % de las emisiones industriales de CO2. Una cantidad significativa de este CO2 procede del gas de síntesis derivado de combustibles fósiles. La tecnología para reducir sustancialmente estas emisiones ya existe y puede ayudar a la industria química en su transición hacia las cero emisiones netas.
No todas las emisiones de CO2 del gas de síntesis son iguales
La producción de gas de síntesis utiliza la tecnología de reformado de metano con vapor (SMR, por sus siglas en inglés) para convertir el gas natural en una mezcla compuesta predominantemente de hidrógeno y monóxido de carbono, denominada gas de síntesis. Su nombre se debe a su uso como bloque de construcción para la síntesis de otros productos químicos, entre ellos los fertilizantes de amoníaco, los combustibles de combustión más limpia para el transporte, el etileno, el propileno y el butadieno para la producción de plásticos, y productos químicos de uso común como el metanol.
El metanol se utiliza para fabricar miles de productos presentes en prácticamente todos los aspectos de nuestra vida, como plásticos acrílicos, tejidos y fibras sintéticas empleados en la confección de prendas de vestir, adhesivos, pintura y contrachapado utilizado en la construcción, así como agente químico en productos farmacéuticos y agroquímicos. El hidrógeno también puede utilizarse para alimentar automóviles y camiones de pila de combustible y, junto con la tecnología de baterías, impulsará la descarbonización del sector del transporte.
El reformado con vapor es un proceso endotérmico, lo que significa que es necesario aportar altos niveles de calor para impulsar la reacción. En el proceso SMR tradicional, este calor se genera quemando metano en un flujo de proceso independiente, lo que produce CO2 y da lugar a una elevada intensidad de carbono en este proceso. La captura y el almacenamiento de carbono (CCS, por sus siglas en inglés), que consiste en capturar el CO2 y almacenarlo posteriormente (por ejemplo, en yacimientos de petróleo y gas agotados), puede reducir la intensidad de carbono del proceso SMR.
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Lamentablemente, este CO2 de «postcombustión» (CCS en combustión) se genera como un flujo diluido y de presión relativamente baja, lo que hace que su captura sea complicada y relativamente costosa. La otra fuente significativa de CO2 procede de las reacciones secundarias del proceso durante la producción de gas de síntesis, y la captura de este CO2 de proceso (CCS de proceso) es menos compleja y costosa, ya que presenta una composición más uniforme, menos impurezas y sale del reactor a una presión favorable (alta) para su captura mediante tecnologías establecidas basadas en disolventes y absorbentes.
El reformado avanzado genera CO2 que puede capturarse
La buena noticia es que existe un método probado para generar gas de síntesis a gran escala en el que todo el CO2 (CCS de proceso) sale en un único flujo a alta presión, lo que permite capturarlo de forma sencilla y económica, con una eficiencia muy alta: del 95 % o más. El reformado avanzado, que emplea el reformado con calentamiento por gas (GHR, por sus siglas en inglés) y el reformado autotérmico (ATR, por sus siglas en inglés), se lleva utilizando a escala industrial durante décadas y elimina la necesidad de un flujo independiente de metano para generar la temperatura que impulsa las reacciones. Esto, a su vez, elimina el flujo de salida diluido de baja presión que contiene CO2 (CCS en combustión). Como ilustra la siguiente figura, el uso del reformado avanzado con CCS permite producir hidrógeno con una intensidad de carbono muy baja, lo que mantendrá la relevancia de este proceso hasta 2050 y más allá.
Una ventaja adicional del reformado avanzado es que utiliza el gas natural dentro de la producción de gas de síntesis de forma más eficiente, lo que reduce los costes operativos.
Las fuentes de carbono renovable garantizan la viabilidad de la industria petroquímica
En un contexto más amplio, los productos fabricados por la industria química contienen carbono, y así seguirá siendo, por lo que una industria química libre de carbono no es posible. Sin embargo, como se ha señalado anteriormente, la industria puede encontrar, y encontrará, formas de utilizar el carbono de manera más eficiente, reduciendo la intensidad de carbono y las emisiones de CO2 a niveles muy bajos.
Como parte de este impulso, la industria está estudiando formas de fabricar productos químicos a partir de fuentes de carbono renovable, como la biomasa, los residuos sólidos urbanos y el CO2 capturado. La combinación de este carbono con hidrógeno generado mediante electrólisis alimentada por electricidad renovable permite reducir aún más la huella de carbono.
Por ejemplo, el CO2 capturado y el hidrógeno renovable pueden transformarse directamente en metanol o convertirse, mediante la reacción inversa de desplazamiento agua-gas, en un gas de síntesis que contiene CO, CO2 e hidrógeno, el cual puede procesarse posteriormente mediante procesos de síntesis Fischer-Tropsch bien establecidos para obtener productos químicos y combustibles. Esta es una vía para fabricar combustibles compatibles con los motores actuales de los aviones, como el combustible sostenible para aviación (SAF, por sus siglas en inglés), considerado fundamental para ayudar a descarbonizar la aviación. Además, las tecnologías basadas en gas de síntesis pueden utilizarse para almacenar y transportar energía renovable en forma de metanol y amoníaco, y se están proponiendo como combustibles para el transporte marítimo sostenible.
Avanzar hacia las cero emisiones netas
Alcanzar los objetivos de cero emisiones netas y limitar el aumento de la temperatura global a 1,5 °C, como recomienda el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático, será muy difícil, y los gobiernos y la industria deberán desplegar una serie de tecnologías para lograr estos objetivos. La tecnología de reformado avanzado, disponible y probada a gran escala en la actualidad, puede desempeñar un papel clave en la transición hacia las cero emisiones netas, al permitir la producción de gas de síntesis con una huella de carbono muy baja. Este gas de síntesis, y el hidrógeno que contiene, pueden ayudar a reducir sustancialmente la huella de carbono de la industria química, y apoyarán la descarbonización de otros sectores como el transporte y la agricultura. Y lo mejor es que la vía para desplegar esta tecnología a gran escala y con emisiones de CO2 muy bajas ya existe hoy, y su despliegue dará al mundo una gran ventaja en la carrera hacia las cero emisiones netas.
