Hace unos días el diario
británico The Independent lanzaba una exclusiva de la que se han hecho eco muchos otros
medios, entre ellos la BBC, y webs ecologistas que tocan de oído, en la que relataba cómo una empresa británica
era capaz de fabricar gasolina a partir del aire. También han
aparecido automáticamente los conspiranoicos habituales que afirman
que las petroleras no lo permitirán nunca, otros que afirman que se
están violando leyes fundamentales de la física y aún otros que afirman que el proceso
debería hacerse público para evitar su secuestro por las grandes
compañías. Ejemplos de todo ello en los comentarios de esta entrada
de NeoTeo.
Estamos ante un nuevo ejemplo de empresa en búsqueda de financiación para un producto ecológico, usando tecnologías conocidas, con mucha publicidad, relaciones públicas y atención de los políticos. Pues bien, de entrada,
respondamos así de claro:
- El proceso fundamental se encuentra en cualquier libro de texto de química
- Lo que puede aportar novedad es la selección de la tecnología empleada de entre las disponibles
- No se viola nada
- Esto, salvo sorpresa mayúscula, no va a ninguna parte
Pero veamos con algo de
detalle el proceso que publica Air Fuel Synthesis en su web:
1. Se introduce aire en una torre donde existe un
aerosol de disolución de hidróxido sódico. El dióxido de carbono
del aire reacciona con parte del hidróxido sódico para formar
carbonato sódico. Esta es una tecnología de captura de dióxido de
carbono conocida y más que probada. Stolaroff et al.
estimaron en 2008 que el coste de
captura de la tonelada de dióxido de carbono, excluyendo la
recuperación de la solución y otros costes operativos, era de un
mínimo de 53 dólares y podía alcanzar los 127; los costes
operativos no incluidos sólo de esta fase son del mismo orden de
magnitud. Por tanto, podemos estimar conservadoramente que sólo esta
fase cuesta 100 dólares por tonelada de dióxido de carbono
capturado.
2. La disolución de hidróxido y carbonato de sodio
obtenida en el paso 1 se bombea a una cuba electrolítica en la que
se hace pasar una corriente eléctrica. La electricidad provoca la
descomposición del carbonato con la liberación de dióxido de
carbono. En este paso hay tres consideraciones trascendentes desde el
punto de vista industrial. La primera, que se recupere eficientemente
la disolución de hidróxido sódico, para ello la limpieza debe ser
absoluta y el agua estar libre de iones que puedan precipitar como
hidróxidos o carbonatos; segundo, relacionado con la primera
consideración, el dióxido de carbono se liberará en forma de gas
por lo que la celda debe estar cerrada y con un vacío previo si no
queremos contaminaciones del producto; y tercero, esta disolución es
muy corrosiva. Estos tres aspectos implican que el mantenimiento y la operación de esta fase son muy
complejos, laboriosos y, por tanto, costosos. Es algo que a nivel de
laboratorio se puede acometer con cierta facilidad pero que a nivel
industrial es una pesadilla. Si añadimos el coste de la electricidad, ya ni te cuento.
3. Opcionalmente se puede instalar un
deshumidificador que condense el agua del aire que se pasa por la
torre en el paso 1. El agua condensada se pasa a una celda
electrolítica donde una molécula muy estable se separa mediante
electricidad en sus componentes hidrógeno y oxígeno. El agua se
puede obtener de otras fuentes pero debe ser purificada para tener
calidad electrolítica. Esta es la fase del proceso más cara
energéticamente. Démonos cuenta de que la electrolisis del agua
requiere sobrepotenciales para sobrepasar varias barreras de
activación, por lo que la necesidad energética es mayor de la que
se calcula a partir de la energía de las moléculas de agua. Es un proceso tan
caro que es la principal barrera para la obtención de hidrógeno
como fuente de energía. Un estudio del Departamento de Energía de
los Estados Unidos calculó el objetivo de coste para un kilo de hidrógeno en 2012 en
3,70 dolares; en 2010 era de 5,21.
4. El dióxido de carbono y el hidrógeno se hacen
reaccionar para conseguir una mezcla de hidrocarburos, variando las
condiciones en función del tipo de combustible que se requiera. Lo
que está muy bien y es muy bonito, pero veamos en realidad de qué
se trata.
4.1 Convertir la mezcla de dióxido de
carbono/hidrógeno en una mezcla de monóxido de carbono/hidrógeno
conocida como gas de síntesis. El gas de síntesis es archiconocido
por cualquiera que haya estudiado algo de química y mediante el
proceso de Fischer-Tropsch, uno de esos que cae seguro en el examen, se obtiene el hidrocarburo
líquido que quieras. Esta tecnología se conoce y se usa desde 1925.
El problema radica en reducir el estable dióxido de carbono al
reactivo monóxido de carbono, que no es algo tan sencillo.
Conseguirlo de forma eficiente, igual que mencionábamos antes con el
hidrógeno, ya sería un gran logro. Para dar una idea de la
importancia y complejidad puede verse este artículo de Technology Review.
4.2 Una alternativa que, al igual que el
proceso Fischer-Tropsch, es archiconocida, es hacer reaccionar el gas
de síntesis para obtener metanol que se puede usar a su vez para
obtener hidrocarburos con la reacción metanol-a-gasolina de Mobil. El problema continúa siendo obtener el monóxido de carbono.
5. Los productos obtenidos no pueden usarse
directamente. Deben ser aditivados convenientemente para poder ser
usados en los motores actuales.
Sólo con los costes de
captura de dióxido de carbono y obtención de hidrógeno, sin nada
más (y esa nada es enorme), resulta que el kilo de 2,2,4-trimetilpentano (el estándar de octano de la gasolina) me sale a
7,69 dólares o, lo que es lo mismo, a 5,31 dólares el litro. La
compañía lleva invertidos 1,6 millones para obtener 5 litros; pues,
mire usted, me lo creo.
Concluyendo:
- No existe una síntesis directa de gasolina. Se especula con que se pueda conseguir pero hoy día lo realizan por dos rutas establecidas y muy conocidas: conversión a gas de síntesis y proceso Fischer-Tropsch o síntesis de metanol + proceso Mobil.
- Los sistemas de obtención de los productos de partida son críticos debido al nivel de pureza necesario para los reactivos. La tecnología elegida ha sido la electrolisis lo que implica procesos discontinuos, altos costes energéticos y altos costes de mantenimiento y limita las fuentes de materias primas usables.
- La economía de todo el proceso depende de la obtención de electricidad a costes muy bajos. Además, la obtención económica de los productos intermedios, como hidrógeno o monóxido de carbono, ya sería un hito suficiente.
- El uso de cubas electrolíticas, el tratarse de un proceso por lotes y la necesidad de disponer de agua de una pureza alta, dificulta el escalado y, por tanto, la obtención de economías de escala para una producción masiva. El tamaño de planta eficiente no podrá ser muy grande.
- No hay novedad científico-técnica. La noticia es que estén intentando hacerlo con tantas papeletas en contra. Lo máximo que pueden aspirar, salvo el hallazgo de algo revolucionario que en estos momentos no existe, es a fabricar gasolina con la etiqueta “ecológica”, signifique ello lo que signifique, a precios exorbitantes. Sólo millonarios esnobs que quieran disfrutar de deportivos con etiqueta ecológica se me ocurren como posibles clientes.Esta entrada es una participación de Experientia docet en la XVIII Edición del Carnaval de Química que alberga XdCiencia.
