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Por: Dra. Daniela Xulú Martínez Vargas*
En la actualidad existe un creciente interés para migrar de los recursos no renovables a recursos renovables, no sólo porque estos pueden agotarse sino porque existen países que no tienen recursos como petróleo y gas, por lo que buscan alternativas para no tener que importarlos o bien disminuir su dependencia. Por otro lado, existe una necesidad urgente de buscar nuevas alternativas y de diversificar las fuentes de energía para mitigar el cambio climático y al mismo tiempo cumplir con las metas propuestas y los compromisos adquiridos en el Acuerdo de París (conocido oficialmente como la 21° Conferencia de las Partes -COP21- de la Convención Marco de Naciones Unidas sobre Cambio Climático -CMNUCC) donde se pactó limitar el incremento de la temperatura a menos de 2°C anuales (~1.5°C), reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero. En dicho acuerdo, México ha destacado como líder en las negociaciones y ha hecho llegar el documento de ratificación (21/Sep/16) a la Asamblea General de la ONU.
Para el año 2030, México se comprometió a reducir 25% por ciento de sus emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y de contaminantes climáticos de vida corta. Lo que implica una reducción de 22% de GEI (de las emisiones cuantificadas en 2013 y de acuerdo al inventario nacional de emisiones) y una reducción de 51% de carbono negro[i].
Una de las líneas de investigación del “Laboratorio Binacional para la Gestión Inteligente de la Sustentabilidad Energética y la Formación Tecnológica (proyecto del Fondo de Sustentabilidad Energética CONACYT- SENER)” que estamos explorando en el Laboratorio Integrado para el Aprovechamiento Energético Sustentable (LIAES) es la conversión catalítica para la obtención de hidrocarburos líquidos (combustibles). Una línea de investigación que impulsa el LIAES consiste en emplear la síntesis de Fischer Tropsch (FT) partiendo de gas de síntesis comúnmente llamado syngas (mezcla de H2/CO) como parte del proceso de biomasa a líquidos (BTL, por sus siglas en inglés) o bien residuos a líquidos (WTL por sus siglas en inglés) de acuerdo a la fuente de obtención del syngas, ya sea biomasa o residuos, respectivamente. Lo anterior como alternativas a los procesos ya bien establecidos a nivel industrial de carbón a líquidos (CTL por sus siglas en inglés) y gas a líquidos (GTL por sus siglas en inglés).
Los procesos antes mencionados consisten principalmente en tres etapas:
- Producción del syngas
- Síntesis de Fischer Tropsch (FT)
- Mejoramiento o refinación
La intención es obtener el syngas a partir de residuos agroindustriales (biomasa) o algún desecho, para la etapa 1 y por otro lado unir la etapa 2 y 3 en un solo proceso, con la finalidad de que sea más sustentable, disminuyendo las operaciones unitarias y procesos de separación, lo cual repercute no solamente en el medio ambiente sino también en la parte económica.
La síntesis de FT es un proceso catalítico heterogéneo (reactivos fase gas, catalizador sólido) para la producción de combustibles verdes y compuestos químicos de alto valor agregado a partir de syngas, el cual, puede ser obtenido a partir de la gasificación de carbón, gas natural, biomasa, o residuos. Dicha síntesis, sigue siendo un tema contemporáneo y representa un gran desafío debido a las áreas de oportunidad que prevalecen, principalmente en cuanto a la selectividad a combustibles líquidos en el rango de gasolinas y/o diésel. Se busca que esto se lleve a cabo mediante un proceso directo o de una sola etapa, donde la producción de combustibles líquidos a partir de syngas ocurra en un solo reactor. Para esto, la clave es el diseño de catalizadores bifuncionales donde el nombre no se da por contener dos metales, sino precisamente por tener dos funciones, la de formar cadenas de hidrocarburos a partir del syngas, además del craqueo y selectividad hacia formación de cadenas de cierto tamaño. Otro de los retos es encontrar las condiciones de operación adecuadas para favorecer ambos procesos en una sola etapa.
En la literatura se han reportado catalizadores base hierro y cobalto para la parte de FT y zeolitas sintéticas conocidas por sus propiedades ácidas para el craqueo. Sin embargo, la aplicación de este tipo de zeolitas puede dificultar la aplicación a nivel industrial, puesto que la síntesis puede ser complicada y costosa, por lo que se está proponiendo el uso de materiales naturales como alternativa.
En conclusión, queda mucho trabajo por hacer en la producción de combustibles verdes. Por parte del Laboratorio Integrado para el Aprovechamiento Energético Sustentable (LIAES) nos interesa la formación de redes de investigación que incrementen el desarrollo de la investigación científica y tecnológica en materia de sustentabilidad energética con instituciones de educación públicas y privadas, así como la iniciativa privada, que compartan nuestros objetivos.
*La Dra. Daniela Xulú Martínez es egresada de Ingeniería Química, Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL) (2007), trabajó en la industria (2007-2011), egresada de la maestría (2013) y doctorado (2016) en Ciencias con orientación en Procesos Sustentables (Escuela de Graduados en Ciencias de FCQ, UANL). Estancias de investigación en University of Texas at San Antonio, experiencia en degradación fotocatalítica y conversión catalítica, síntesis y caracterización de materiales. Puede ser contactada en el correo electrónico daniela.xulu@itesm.mx y tiene un video de presentación de su artículo en el siguiente enlace: https://youtu.be/zGB_2yYxolY
Referencias
Chen, W., Lin, T., dai, Y., An, Y., Yu, F., Zhong, L., . . . Sun, Y. (2017). Recent advances in the investigation of nanoeffects of Fischer-Tropsch catalysts. Catalysis Today. doi:https://doi.org/10.1016/j.cattod.2017.09.019
Sartipi, S., Makkee, M., Kapteijn, F., & Gascon, J. (2014). Catalysis engineering of bifunctional solids for the one-step synthesis of liquid fuels from syngas: a review. Catalysis Science & Technology, 4(4), 893-907. doi:10.1039/C3CY01021J
de Klerk, A. (2011). Synthesis Gas Production, Cleaning, and Conditioning. In Fischer-Tropsch Refining . Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. doi: 10.1002/9783527635603
[i] https://www.gob.mx/inecc/prensa/mexico-presento-en-la-cop-22-su-estrategia-de-cambio-climatico-al-2050 , http://imco.org.mx/wp-content/uploads/2016/04/COP21mx_180416.jpg
