Combustibles sintéticos, una alternativa para descarbonizar el transporte por carretera

Rafael Pitarch Berná

Product Design Scientist – Repsol Technology Lab || Ph.D. in propulsive systems

Cambio climático y entorno regulatorio

La Unión Europea ha aprobado un paquete de medidas legislativas para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y fomentar el uso de las energías renovables en distintos sectores, con el objetivo de mitigar el calentamiento global y cumplir así con el Acuerdo de París.

Para el sector transporte, donde recae cerca del 30% de las emisiones de GEI en la UE [1], los estados miembros pueden escoger entre dos alternativas para alcanzar el cumplimiento de los objetivos [2]:

  • Reducir en un 14,5% la intensidad de las emisiones de gases de efecto invernadero de la energía para el transporte.
  • Alcanzar al menos un 29% de proporción de energías renovables.

Además, se exige un porcentaje creciente de biocombustibles avanzados, que en 2030 deberá ser del 5,5%, del cual, al menos un 1% deberá corresponder a combustibles renovables de origen no biológico (combustibles sintéticos o hidrógeno).

Rutas de descarbonización del transporte

En este artículo, se distinguen dos vías fundamentales como alternativa para descarbonizar el sector transporte: la electricidad renovable y el uso de los combustibles renovables, entre los que se encuentran el hidrógeno renovable, los biocombustibles avanzados, producidos a partir de materias primas orgánicas de origen residual, y los combustibles sintéticos o e-fuels, producidos a partir de hidrógeno renovable y CO2 retirado de la atmósfera (Figura 1).

Los biocombustibles avanzados y los combustibles sintéticos son alternativas cero emisiones netas de CO2 en su uso, puesto que el CO2 emitido durante su uso en el vehículo es el mismo que previamente se ha retirado de la atmósfera, mediante absorción por fotosíntesis en el caso del uso de materias primas de orgánicas, que se utilizan para la producción de biocombustibles, o mediante la captura de CO2, en el caso de los e-fuels. Además, estos combustibles renovables tienen una calidad equivalente a los productos convencionales y son compatibles con la red de distribución y la flota de vehículos actuales de todos los sectores del transporte, haciendo posible su implantación inmediata. Esto supone una ventaja frente a las alternativas del hidrógeno y la electrificación, que necesitan el desarrollo de una infraestructura de suministro y una renovación de la flota vehicular

Producción de combustibles sintéticos o e-fuels a partir del proceso Reverse Water Gas Shift (RWGS) y Fischer-Tropsch

Existen distintas rutas para procesar el hidrógeno renovable y el CO2 capturado, dando lugar a combustibles sintéticos, como pueden ser e-metano, e-metanol, e-amoníaco o productos como e-diesel o e-jet. En este artículo, se presenta el proceso de producción mediante la tecnología RWGS y Fischer Tropsch que da lugar a la producción de combustibles como son el e-diesel o el e-jet. Las principales etapas involucradas en el proceso son:

  • Captura de CO2: de fuentes concentradas o directamente del aire. Se realiza mediante tecnologías de absorción y desorción, adsorción, separación mediante membranas o separación criogénica y se encuentran, en general, en etapas tempranas de desarrollo tecnológico.Producción de hidrógeno renovable: a partir de electrólisis del agua mediante el uso de electricidad renovable. La electrolisis alcalina es la tecnología que cuenta actualmente con un nivel de desarrollo más maduro, mientras que otras tecnologías como la electrólisis de membrana polimérica (PEM – Polymeric Electrolysis Membrane -) o la electrólisis de óxido sólido (SOEC – Solid Oxide Electrolysis Cell -) se encuentran en estados de desarrollo temprano.
  • Proceso RWGS: este proceso se alimenta del CO2 capturado y el hidrógeno renovable producido para obtener gas de síntesis, principalmente compuesto por monóxido de carbono e hidrógeno en la proporción adecuada para alimentar la siguiente etapa, el proceso Fischer-Tropsch.
  • Proceso Fischer-Tropsch: a partir del gas de síntesis procedente de la etapa de RWGS se produce una reacción catalítica de polimerización que da lugar a un crudo sintético que puede refinarse de manera similar al crudo convencional, pudiendo obtenerse distintos productos sintéticos como el e-GLP, e-gasolina, e-diesel o el e-jet.

Además de ser cero emisiones netas en uso y compatibles con la infraestructura y flota existentes, los combustibles sintéticos tienen un potencial prácticamente ilimitado de producción y son aplicables a una amplia gama de sectores como el transporte por carretera, aviación y marino.

Actualmente, la producción de los combustibles sintéticos o e-fuels se encuentra en un nivel de desarrollo tecnológico más temprano que otro tipo de combustibles renovables, como pueden ser los biocombustibles avanzados, producidos a partir de residuos.

Repsol, en su ruta hacia las cero emisiones netas en 2050 [3], apuesta por esta solución tecnológica y está construyendo en Bilbao la primera planta de España destinada a la producción de combustibles sintéticos a partir de hidrógeno renovable y la CO2 capturado, que comenzará la producción de estos productos en 2025 , con una capacidad de producción de 8.000 litros al día [4].

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