El metil terc -butil éter ( MTBE ), también conocido como terc - butil metil éter , es un compuesto orgánico con fórmula estructural ( CH3 ) 3COCH3 . MTBE es un líquido volátil, inflamable e incoloro que es escasamente soluble en agua. [1] Utilizado principalmente como aditivo de combustible, el MTBE se mezcla con la gasolina para aumentar su índice de octanaje y su resistencia a los golpes, y reducir las emisiones no deseadas . [2] [3]
El MTBE se fabrica mediante la reacción química de metanol e isobutileno . El metanol se deriva principalmente del gas natural , [4] donde el reformado con vapor convierte los diversos hidrocarburos ligeros del gas natural (principalmente metano) en monóxido de carbono e hidrógeno. [5] Los gases resultantes luego reaccionan aún más en presencia de un catalizador para formar metanol. [6] El isobutileno se puede producir mediante diversos métodos. El n -butano se puede isomerizar en isobutano que se puede deshidrogenar a isobutileno. [7] En el proceso Halcon, el hidroperóxido de t -butilo derivado de la oxigenación del isobutano se trata con propileno para producir óxido de propileno y t -butanol . El t -butanol se puede deshidratar a isobutileno.
La producción de MTBE en Estados Unidos alcanzó su punto máximo en 1999 con 260.000 barriles por día [8] antes de caer a unos 50.000 barriles por día y mantenerse estable, [9] principalmente para el mercado de exportación. Después de la compra de SABIC , [10] [11] el gigante petrolero Saudi Aramco ahora se considera el mayor productor del mundo [12] con una capacidad de producción estimada de 2,37 millones de toneladas métricas por año (tm/año). [13] La capacidad de producción mundial de MTBE en 2018 se estimó en 35 millones de toneladas métricas. [14]
MTBE se utiliza como componente del combustible para motores de gasolina . Pertenece a un grupo de sustancias químicas comúnmente conocidas como oxigenantes porque aumentan el contenido de oxígeno de la gasolina.
En los EE. UU., el MTBE se ha utilizado en la gasolina en niveles bajos desde 1979, reemplazando al tetraetilo de plomo (TEL) como aditivo antidetonante (índice de octanaje) para evitar la detonación del motor . [15] Los oxigenados también ayudan a que la gasolina se queme más completamente, reduciendo las emisiones del tubo de escape . Los oxigenados también diluyen o desplazan componentes de la gasolina como los aromáticos (p. ej., benceno ). Antes de la introducción de otros oxigenados y mejoradores de octanaje, los refinadores eligieron MTBE por sus características de mezcla y su bajo costo.
Otros oxigenados están disponibles como aditivos para la gasolina, incluido el etanol y otros éteres como el ETBE .
El etanol ha sido anunciado como una alternativa segura por grupos de interés agrícolas y otros en Estados Unidos y Europa. En 2003, California fue el primer estado de EE.UU. en empezar a sustituir el MTBE por etanol.
Una alternativa al etanol es el ETBE, que se fabrica a partir de etanol e isobuteno. Su rendimiento como aditivo es similar al MTBE, pero debido al mayor precio del etanol respecto al metanol, es más caro.
La gasolina de mayor calidad también es una alternativa, por lo que no se necesitan aditivos como el MTBE. Se utiliza el propio isooctano . Las plantas de MTBE pueden adaptarse para producir isooctano a partir de isobutileno. [16] [17]
El MTBE se utiliza a veces como disolvente, [18] [19] [20] aunque se utiliza con menos frecuencia que el éter dietílico. Aunque es un éter, el MTBE es una base de Lewis pobre y no favorece la formación de reactivos de Grignard . También es inestable frente a ácidos fuertes. Reacciona peligrosamente con el bromo . [21]
El MTBE forma azeótropos con agua (52,6 °C; 96,5% MTBE) [22] y metanol (51,3 °C; 68,6% MTBE). [23] Se informa que la solubilidad del agua en MTBE es de 1,5 g/100 g a 23 °C. [22]
En un procedimiento médico en investigación llamado terapia de disolución por contacto, se inyecta MTBE directamente en la vesícula biliar para disolver los cálculos biliares de colesterol . Debido a las preocupaciones sobre la toxicidad del MTBE y los efectos secundarios potencialmente graves en caso de que el disolvente drene hacia el duodeno , y la llegada de técnicas de cirugía laparoscópica , este procedimiento se considera obsoleto. [24] [25] [26]
El MTBE se utiliza en química orgánica como un disolvente relativamente económico con propiedades comparables al éter dietílico, pero con un punto de ebullición más alto y menos solubilidad en agua. Como disolvente, el MTBE tiene una clara ventaja sobre la mayoría de los éteres: tiene una tendencia mucho menor a formar peróxidos orgánicos explosivos. Se utiliza ampliamente como disolvente en la industria donde, por razones regulatorias y de seguridad, la manipulación de éter dietílico u otros éteres es mucho más difícil y costosa. El MTBE como disolvente se utiliza en la industria del refinado de petróleo como método para desparafinar fracciones cerosas del petróleo.
El MTBE confiere al agua un sabor desagradable en concentraciones muy bajas. El MTBE a menudo se introduce en los acuíferos de suministro de agua mediante fugas de tanques de almacenamiento subterráneos (UST) en estaciones de servicio o derrames de gasolina. La mayor solubilidad en agua y la persistencia del MTBE hacen que viaje más rápido y más lejos que muchos otros componentes de la gasolina cuando se libera en un acuífero. [27]
El MTBE se biodegrada por acción de bacterias. En el tipo adecuado de biorreactor , como un biorreactor de lecho fluidizado , el MTBE se puede eliminar rápida y económicamente del agua hasta niveles indetectables. El carbón activado producido a partir de cáscaras de coco y optimizado para la adsorción de MTBE puede reducir el MTBE a niveles indetectables, [28] aunque es probable que este nivel de reducción ocurra solo en las circunstancias más ideales. Actualmente no se conocen casos publicados de ningún método de tratamiento in situ que haya sido capaz de reducir las concentraciones de contaminantes a las condiciones iniciales (previas al desarrollo) dentro de la matriz del suelo del acuífero.
Según la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC), una rama de la Organización Mundial de la Salud , el MTBE no está clasificado como carcinógeno humano . El MTBE se puede saborear en agua en concentraciones de 5 a 15 μg/l (5 a 15 ppb). [29]
La Ley de Política Energética de 2005 , aprobada por la Cámara de Representantes de Estados Unidos, no incluía una disposición para proteger a los fabricantes de MTBE de demandas por contaminación del agua . Esta disposición se propuso por primera vez en 2003 y algunos pensaban que era una prioridad para Tom DeLay y el representante Joe Barton , entonces presidente del Comité de Energía y Comercio. [30] Este proyecto de ley incluía una disposición que otorgaba a los fabricantes de MTBE, incluidas algunas compañías petroleras importantes , 2 mil millones de dólares en asistencia para la transición, mientras que el MTBE se eliminaba gradualmente a lo largo de los nueve años siguientes. [31] Debido a la oposición en el Senado, [32] el informe de la conferencia eliminó todas las disposiciones sobre MTBE. El proyecto de ley final fue promulgado por el presidente George W. Bush . [33] La falta de protección de responsabilidad del MTBE está provocando un cambio hacia el uso de etanol como aditivo de la gasolina.
Se estimó que la eliminación de MTBE de las aguas subterráneas y la contaminación del suelo en los EE. UU. costó entre mil millones de dólares [34] y 30 mil millones de dólares [35] , incluida la eliminación del compuesto de los acuíferos y los suministros de agua municipales y el reemplazo de los tanques de petróleo subterráneos con fugas. En un caso, se estimó que el costo para las compañías petroleras de limpiar el MTBE en pozos pertenecientes a la ciudad de Santa Mónica, California, superaba los 200 millones de dólares. [36] En otro caso, la ciudad de Nueva York estimó un costo de 250 millones de dólares para la limpieza de un solo campo de pozo en el distrito de Queens en 2009. [37] En 2013, un jurado otorgó al estado de New Hampshire 236 millones de dólares en daños para tratar aguas subterráneas contaminadas por MTBE. [38]
Aún quedan muchas demandas pendientes por la contaminación con MTBE de los suministros de agua potable públicos y privados.
La EPA incluyó por primera vez al MTBE en 1998 como candidato para el desarrollo de un estándar nacional de nivel máximo de contaminante (MCL) en el agua potable. [39] La agencia incluyó al MTBE en su lista de candidatos a contaminantes en 2022, pero no ha anunciado si desarrollará un MCL. [40] La EPA utiliza datos de toxicidad al desarrollar MCL para sistemas públicos de agua . [41]
California estableció un MCL a nivel estatal para MTBE, 13 microgramos por litro, en 2000. [42]