La industria química podría ser totalmente neutra en carbono

La industria química podría ser totalmente neutra en carbono

La industria química podría llegar a ser neutra en carbono, según una nueva investigación.

El Consejo Federal de Suiza ha decidido que el país sea neutro en carbono para 2050. Esto puede suponer un reto en lo que respecta al tráfico de automóviles y a todo el sector energético, pero no es imposible, con una electrificación sistemática y el uso exclusivo de fuentes de energía neutras en carbono, por ejemplo.

Un cambio de este tipo será más difícil para la industria química. Mientras que para muchos otros sectores industriales una de las principales preocupaciones es su eficiencia energética, la industria química debe abordar también la cuestión de las materias primas.

"Los polímeros, los plásticos, las fibras textiles sintéticas y los medicamentos contienen carbono. Tiene que venir de algún sitio", explica Marco Mazzotti, profesor de ingeniería de procesos en la ETH de Zúrich. En la actualidad, la mayor parte de este carbono procede del petróleo y del gas natural. Durante la producción, y cuando los productos químicos se queman o se descomponen al final de su vida útil, liberan_CO2.

Utilizando cifras concretas y la producción de metanol como caso de estudio, Mazzotti y sus colegas de la ETH de Zúrich y la Universidad de Utrecht han comparado ahora sistemáticamente varios enfoques que pretenden reducir a cero las emisiones netas de_CO2 de la industria química. La principal conclusión del nuevo estudio es que el objetivo de lograr emisiones netas de_CO2 nulas en la industria química es realmente alcanzable.

Sin embargo, todos los enfoques examinados en el estudio para lograr este objetivo tienen tanto ventajas como desventajas, que se manifiestan de forma diferente en las distintas regiones del mundo. Además, los tres conceptos requieren más energía (en forma de electricidad) que los métodos de producción actuales.

Los tres métodos propuestos por los investigadores son los siguientes:

• Uno de ellos consiste en seguir utilizando recursos fósiles como materia prima, pero capturando sistemáticamente_{las emisiones de}CO2 y secuestrándolas bajo tierra mediante un proceso conocido como captura y almacenamiento de carbono (CCS). La gran ventaja es que no habría que modificar los procesos de producción industrial actuales. Sin embargo, los lugares de almacenamiento deben ser adecuados en cuanto a su geología, ofreciendo por ejemplo capas sedimentarias profundas que contengan agua salada. Estos lugares no se encuentran en todo el mundo.
• Otro enfoque consistiría en que la industria utilizara el carbono del_CO2 capturado previamente del aire o de los gases residuales industriales. Este proceso se denomina captura y utilización de carbono (CCU). El hidrógeno necesario para los productos químicos podría obtenerse a partir del agua utilizando electricidad. Este planteamiento implicaría una importante revisión de los procesos de producción química y la reconstrucción de grandes partes de la infraestructura industrial. Además, requiere una cantidad extremadamente grande de electricidad, entre seis y diez veces más que la CAC. "Este método sólo puede recomendarse en países con una combinación de electricidad neutra en carbono", explica Mazzotti. "Demostramos claramente que el uso de grandes cantidades de electricidad procedente de centrales eléctricas de carbón o gas sería, de hecho, mucho peor para el clima que el actual método de producción basado en los combustibles fósiles".
• Una última opción sería utilizar la biomasa (madera, centrales azucareras, plantas oleaginosas) como materia prima para la industria química. Aunque este método requiere menos electricidad que los otros, implica un uso muy intensivo de la tierra paracultivar, requiriendo entre 40 y 240 veces más tierra que los otros enfoques.

Mazzotti y sus coautores basaron su estudio en la producción de metanol, que es similar al proceso utilizado para producir combustibles.

Por tanto, su trabajo también contribuye al debate sobre los futuros combustibles para aviones, afirma Mazzotti. "Oímos una y otra vez, incluso por parte de los expertos, que la única manera de que la aviación sea neutra en carbono es mediante el uso de combustibles sintéticos", dice. "Pero eso no es cierto".

La producción de combustibles sintéticos es un proceso extremadamente intensivo en energía. Si se utilizara para ello la electricidad de las centrales eléctricas de carbón o gas, los combustibles sintéticos tendrían una huella de carbono aún mayor que la de los combustibles fósiles. El estudio demuestra que hay al menos dos alternativas viables a los combustibles sintéticos: la aviación podría seguir utilizando combustibles fósiles si el_CO2 que emiten los aviones se capturara y secuestrara en otro lugar, o los combustibles podrían obtenerse de la biomasa.

La investigación aparece enInvestigación en química industrial y de ingeniería.

Este proyecto de investigación contó con la financiación del Centro Suizo de Competencia para la Investigación Energética-Eficiencia de los Procesos Industriales (SCCER-EIP) y la Oficina Federal de Energía de Suiza.

Fuente: ETHZurich vía FUTURITY. ORG

Estudio original DOI: 10.1021/acs.iecr.9b06579