El reto de obtener metanol a gran escala y con la mayor limpieza
En un momento en el que la búsqueda de combustibles menos contaminantes se ha convertido en una prioridad en las agendas de los diferentes países, se hace más necesario que nunca encontrar una solución alternativa a los tradicionales combustibles fósiles, que se obtenga a partir de fuentes renovables y que pueda, por tanto, resultar menos contaminante. Es en este punto donde entra en juego el metanol (MeOH).
Con el objetivo de implementar futuros vectores energéticos en la transición hacia una economía global con una huella de carbono reducida, investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en España y de la SINTEF (Fundación para la Investigación Científica e Industrial), en Noruega han realizado una evaluación tecno-económica de los procesos de producción de metanol. La finalidad es la de determinar la competitividad económica de las distintas vías de obtención de este combustible proyectadas al año 2050.
Y es que, si bien el metanol se ha producido hasta hace poco utilizando fuentes de energía y materias primas de origen fósil, emitiendo de este modo altas cantidades de gases de efecto invernadero, los últimos procesos desarrollados han conseguido obtener este combustible mediante fuentes de energía renovables. En este caso, la huella de carbono de su producción es neutral, lo que podría resultar prometedor para su generación a gran escala. No obstante, la investigación realizada en la UPM determina que la síntesis a partir de energías renovables es todavía un reto.
El estudio realizado por los investigadores Carlos Rafael Arnaiz del Pozo y Ángel Jiménez Álvaro, del Departamento de Ingeniería Energética de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la UPM, junto con Schalk Cloete, investigador de la SINTEF, consiste en el modelado, simulación y evaluación tecno-económica de plantas de producción de metanol de gran escala (10.000 toneladas por día), empleando como fuentes de energía primaria gas natural, combustibles sólidos (carbón y biomasa) y energías renovables (solar y eólica). Para ello, se han evaluado procesos de referencia y diseños avanzados.
El metanol puede producirse a partir de energías renovables y/o combustibles fósiles. “El estudio subraya la dificultad de alcanzar una reducción radical en los costes de producción de este compuesto químico. La síntesis a partir de energías renovables supone un desafío adicional debido a la intermitencia de la energía primaria y la necesidad de suministrar carbono mediante CO2”, explica Arnaiz.
El proceso de referencia empleando gas natural con un coste de 6.5 €/GJ y reformado autotérmico presenta un costo nivelado de 269 €/ton de MeOH, mientras que el proceso avanzado con tecnología de conmutación de lazo químico (en inglés, GSR o gas switching reforming) logra reducir el coste en un 6%.
Sin embargo, la vía de producción con energía renovable (solar y eólica) mediante electrolizadores y captura del CO2 del aire requiere un impuesto al CO2 por encima de 300 €/ton. Los resultados de otro estudio muestran que el amoníaco renovable resulta un 14% más barato.
Por otra parte, la síntesis de MeOH a través de la cogasificación de carbón y biomasa implementando tecnologías de captura de CO2 permite alcanzar emisiones negativas. Procesos de gasificación avanzada y tratamiento de syngas logran una reducción del coste del 14% con respecto a la tecnología de referencia. Asimismo, plantas híbridas con electrólisis de agua para suministrar H2 requieren un coste nivelado de la electricidad de 30 €/MWh para resultar competitivas. Por último, el MeOH como combustible sustitutivo producido a partir de un blending con 30% en peso de biomasa permite reducir las emisiones de la gasolina en un 56%.
“La producción de metanol a través de gas natural con tecnologías establecidas de reformado autotérmico resultó la vía más eficiente y competitiva, incluso para elevados impuestos al CO2”, apunta Arnaiz. “La producción a partir de combustibles sólidos como alternativa al gas natural proporciona seguridad energética a regiones importadoras de gas natural, permitiendo la cogasificación de biomasa de cara a reducir la huella de carbono, cuando se emplea como combustible en lugar de la gasolina en el sector del transporte”, concluye el investigador.
La investigación llevada a cabo por este equipo corresponde a dos estudios. Uno se titula «Techno-economic assessment of long-term methanol production from natural gas and renewables». Y el otro, “Methanol from solid fuels: A cost-effective route to reduced emissions and enhanced energy security». Ambos se publicaron en la revista académica Energy Conversion and Management. (Fuente: UPM)
