Combustible sintético: La movilidad eléctrica resiste los embates

Combustible sintético: La movilidad eléctrica resiste los embates

Con la adopción de la movilidad eléctrica,  en los últimos años se han desempolvado todo tipo de combustibles con el objetivo indisimulable de preservar la industria petrolera y automotriz tradicional lo más parecida posible a sus aproximadamente cien años de existencia.   

El combustible sintético no es nuevo. Un poco de historia

Friedrich Bergius fue un químico e industrial alemán, galardonado con el Premio Nobel de Química en 1931 por su labor investigadora sobre la influencia de las altas presiones en las reacciones químicas. Creó un procedimiento para producir carburantes por hidrogenación del carbón a elevadas temperaturas y presiones.

 El 90% del combustible utilizado por las fuerzas armadas alemanas durante la Segunda Guerra Mundial era de origen sintético, fabricado a base de carbón hidrogenado. Entre 1930 y 1941, se construyeron en Alemania ocho plantas para procesar carbón bituminoso, que producían más de 930.000 toneladas al año, dedicadas solamente a la producción de combustible para la aviación.

Los tres principales procesos de producción de combustibles sintéticos son:

 -  Licuefacción directa del carbón.

 - Producción de gas de síntesis (CO + H2) seguida de síntesis Fischer-Tropsch.

  -Producción de gas de síntesis seguida de síntesis de metanol y a continuación transformación del metanol en gasolina y/o gas-oil.

Según que la materia prima sea carbón, gas natural o biomasa, se suele hablar de procesos y productos CTL ("carbón a líquido"), GTL ("gas a líquido") o BTL ( "biomasa a líquido") respectivamente.

En el  proceso Bergius se utiliza carbón y alquitrán de hulla como materias primas. El carbón, mezclado con un aceite pesado, se muele hasta convertirse en una pasta fina y se calienta con hidrógeno sometido a alta presión en presencia de un catalizador compuesto por sulfuros metálicos. El aceite resultante vuelve a hidrogenarse, y en una tercera hidrogenación se obtiene nafta. Una tonelada de carbón produce unos 300 litros de nafta.

 

En el caso del  e-combustible (combustible sintético), para que sea considerado verde, la energía utilizada para su fabricación debe ser renovable. La electricidad de fuente renovable es necesaria para la separación del hidrógeno y el oxígeno mediante electrólisis. En el mismo proceso, el dióxido de carbono se filtraría del aire. El hidrógeno y el dióxido de carbono se combinarían entonces para formar metano, que a su vez se reformularía como un sustituto de la nafta, es decir, una nafta sintética.

 El uso de energía renovable y la captura de dióxido de carbono de la atmósfera lo convierte en un combustible neutro en carbono cuando se quema, es decir, no produciría nuevas emisiones de gases de efecto invernadero, pues devolvería el CO₂ captado para su fabricación.

Las ventajas del mismo que se suele indicar dicen que tiene una densidad energética igual al del combustible derivado del petróleo, el combustible sintético sostenible no merma así la autonomía de los automóviles, aviones, barcos y trenes. Tiene además la ventaja de poder ser transportado de forma segura y menos compleja que el hidrógeno en largas distancias y almacenarse durante un período de tiempo prolongado, como la gasolina actual.

Toda la cadena de distribución y almacenaje de carburantes que ya existe puede utilizarse como está para los carburantes sintéticos. Y por supuesto, lo mismo ocurre con los coches con motor de combustión interna.

A diferencia del biocombustible -que también juega con la captura del CO₂ para ser neutral-, el e-fuel no compite con la cadena alimentaria, ni fomenta la deforestación y puede producirse industrialmente en grandes cantidades.

Tiene sus ventajas, pero también sus inconvenientes. Para que sea considerado neutro en emisiones debe provenir de hidrógeno verde, es decir, obtenido de fuentes de energía renovables, como la hidroeléctrica, la energía solar o la eólica, o en su defecto que no emitan gases de efecto invernadero, como la energía nuclear. El proceso de producción de combustibles sintéticos es muy ineficiente y convierte, en el mejor de los casos, la mitad de la energía de la electricidad que se ha gastado para ello en combustibles líquidos o gaseosos.

La eficiencia del “pozo al coche” en el caso del carburante sintético es de tan sólo el 16 %, mientras que sería del 72 % en el caso de un coche eléctrico.

 

Quien es el villano?

Y ello es así por una sola razón  que deriva no del combustible utilizado si no del elemento que convierte la energía química en mecánica (movimiento) el cual es altamente ineficiente, esto es, el motor de combustión interna.

La eficiencia o rendimiento térmico de un motor de este tipo depende de la relación de compresión, proporción entre los volúmenes máximo y mínimo de la cámara de combustión. Esta proporción suele ser de 8 a 1 hasta 10 a 1 en la mayoría de los motores Otto modernos. El rendimiento medio de un buen motor Otto de 4 tiempos es de un 25 a un 30%, inferior al rendimiento alcanzado con motores diésel, que llegan a rendimientos del 30 al 45%, debido precisamente a su mayor relación de compresión.

 Cuando hablamos de ineficiencia estamos diciendo, concretamente, que por cada unidad de energía que proviene del combustible líquido de origen fósil  1/3, aproximadamente,  se convierte en movimiento el resto es calor que se disipa al medio ambiente. Calor artificial creado por la movilidad del carbono que contribuye al calentamiento  global.

Por la misma razón cuando pagamos un litro de combustible líquido de origen fósil, con 1/3 de ese valor nos movemos y con los 2/3 restantes “pagamos” para calentar e intoxicar el medio ambiente de una manera arbitraria e inconsciente.

Seguramente la clave sea utilizar la fuente de energía más adecuada para cada situación y vehículo de acuerdo al avance tecnológico: eléctrica para las distancias cortas y medias, hidrógeno para el transporte marítimo y aéreo y carburante sintético para la aviación. Es decir  un mix de todas esas fuentes. En todo caso, de lo que hay plena certeza es que la situación climática y medioambiental, en lo referente a polución, está llegando a niveles insostenibles.

 

Ing. Ricardo Berizzo

Cátedra: Movilidad Eléctrica

U.T.N. Regional Rosario                                                                              2021.-