Se trata de una aplicación del Gas de Síntesis. En 1923, Franz Fischer y Hanz Tropsch, desarrollaron un método que permitía convertir el metano obtenido de calentar carbón, en combustible diésel de alta calidad, aceites lubricantes y ceras. [7] [11]
El gas de síntesis puede ser utilizado en el proceso Fischer-Tropsch para producir diésel, o convertirse en metano y en dimetiléter en procesos catalíticos. La síntesis de F-T son muy variadas, pudiéndose considerar como más características las siguientes:
1º) Formación de parafinas, con producción de agua:
Exotérmica
(Ec.15-Reacción de Fischer Tropsch para formar Parafinas y agua)
2º) Y con la formación de C02 (conocida como reacción de Kobel):
Exotérmica
(Ec.16-Reacción de Fischer Tropsch para formar Parafinas y Dióxido de Carbono)
3º) Formación de olefinas:
4º) Formación de alcoholes:
(Ec.18-Reacción de Fischer Tropsch para formar alcoholes)
Estas reacciones son controladas cinemáticamente. Además de otras de deshidrogenación, ciclación, isomerización, etc., que en su conjunto proporcionan una mezcla de productos de gran variedad, diferentes según las condiciones de operación y la naturaleza y disposición del catalizador utilizado. [7] [11]
5.1. ETAPAS DEL PROCESO
El proceso Fischer-Tropsch consta de tres etapas principales y una serie de sistemas adicionales. En la primera etapa el gas natural previamente purificado, reacciona con oxígeno y/o vapor, dependiendo de la reacción utilizada, para obtener una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono. En la segunda etapa, la mezcla de gas obtenida anteriormente es catalíticamente transformada en cadenas lineales largas de hidrocarburos por medio de la síntesis de Fischer-Tropsch (FT), el resultado de esta reacción es una mezcla de moléculas que contiene de 1 a 50 o más átomos de carbono, que posteriormente son convertidas en productos comerciales, por medio de técnicas convencionales de refinación "upgrading".
La última etapa es la unidad de mejoramiento del producto, en la cual se utiliza un hidrocraqueador, a un costo menor comparado con una refinería de crudo, debido a la calidad de las cadenas largas de hidrocarburos. En este proceso se consume una pequeña cantidad de H2 y se produce una pequeña cantidad de gas.
Aparte de esto, es independiente de las unidades de todo el proceso ya que la generación del gas de síntesis debe estar sincronizada con la síntesis de Fischer-Tropsch. En esta instancia las ceras obtenidas de la etapa anterior se convierten en los productos finales como: nafta, diésel y lubricantes, para luego ser comercializados en mercados internacionales o locales. Estos productos poseen mejores propiedades comparadas con los obtenidos de la refinación convencional de crudo; los productos líquidos tienen menor cantidad de aromáticos, no contienen azufre, nitrógeno y metales, y están constituidos principalmente de parafinas. [11]
Figura 17-Principales etapas del proceso Fischer-Tropsch.
(Fuente:Perez Angulo J.C., Cabarcas Simancas M.E., Archilla Castro J., Yubran Tobias Y., Potencial de la Tecnología Gas To Liquids GTL, [En Línea], 1 Centro de Investigación de Gas y del Petróleo (CIGP) Universidad Industrial de
Santander, UIS. Bucaramanga, Colombia. http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0122- 53832005000100001#fig1 )
5.2. INCONVENIENTES USO DE REACCIONES DE FISCHER TROPSCH.
En primer lugar hay que tener en cuenta el precio, ya que es más costosa la obtención de Destilados ligeros y gasóleo en el proceso de FT que en una refinería. Las plantas de FT son muy caras de construir y por lo tanto desde el punto de vista económico no son rentables. Por ejemplo el uso de Gas Natural para este proceso solo es Rentable en el caso de que no se pueda comercializar directamente el gas, es decir, solo en el caso de que solo se pueda utilizar el gas para obtener productos de FT.
Otro problema es el medioambiental, ya que contamina muchísimo. Parta por delante que el proceso en sí no es muy contaminante, pero sí lo son la obtención del Gas de Síntesis y la posterior combustión del Gas de Síntesis no convertido.
Es cierto que a partir del Gas natural su contaminación no es muy alta (pero no es rentable su uso), ya que la producción de CO2 es menor que para el carbón (Aun así contamina de una manera importante). El problema surge cuando el Gas de Síntesis proviene de la Gasificación del Carbón (que es el caso que más se usa, principalmente en países pobres o con mucha necesidad de energía). En este caso el proceso de GIC (Gasificación Integrada de Carbón) emite una cantidad ingente de dióxido de carbono para producir Syngas. También es cierto que la tecnología de captura de CO2 es ya una realidad, pero que es más rentable pagar por las emisiones, que instalarla. Dejando esto de lado si se le suma el GEI (Gas de Efecto Invernadero) producido en la obtención de la materia prima de FT, al producido por la combustión del Syngas, para la obtención de un combustible, se estaría hablando que el proceso completo, emitiría aproximadamente el doble de CO2, que en la obtención del mismo combustible en una Refinería. Esto es una cantidad importante.
Debido a la contaminación que produce y al factor económico, es un proceso que solo se puede/ debe utilizar en caso de que no haya otra forma de obtención de hidrocarburos o estos sean demasiado caros, o si se dispone de carbón o Gas Natural en grandes cantidades que hagan posible realizar este proceso.
Principalmente, este proceso para conseguir combustibles a partir de FT, se usa en países muy pobres que solo son capaces de llegar a la obtención de carbón por su bajo precio (Malasia, Sudáfrica), en países en desarrollo que necesitan grandes cantidades energéticas (China, India), o en países con grandes cantidades de carbón o Gas Natural y que no pueden venderlo o usarlo todo como (Qatar, Nigeria, Rusia).
En conclusión aunque parezca un proceso muy bueno, en el que todo son ventajas, no es así, ya que si no se utilizaría FT en vez de las Unidades de Refino de Petróleo que se usan actualmente. [7] [13]