El metil terc -butil éter ( MTBE ), también conocido como terc -butil metil éter , es un compuesto orgánico con fórmula estructural (CH 3 ) 3 COCH 3 . 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 hace reaccionar 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 y diluyendo o desplazando componentes de la gasolina como los aromáticos (por ejemplo, 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 en la industria como una alternativa más segura al éter dietílico (que se utiliza habitualmente en la investigación académica), ya que el grupo terc-butilo evita que el MTBE forme peróxidos potencialmente explosivos . También se utiliza como disolvente en investigaciones académicas, [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]
En un procedimiento médico llamado terapia de disolución por contacto, se inyecta MTBE directamente en la vesícula biliar para disolver los cálculos biliares. [24] [25]
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 a través de fugas de tanques de almacenamiento subterráneos (UST) en las estaciones de gasolina o por gasolina que contiene MTBE que se derrama al suelo. 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. [26]
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, [27] 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 agencia de investigación del cáncer 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). [28]
Hasta 2007, los investigadores tenían datos limitados sobre los efectos de la ingestión de MTBE en la salud. La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) ha llegado a la conclusión de que los datos disponibles son inadecuados para cuantificar los riesgos para la salud del MTBE en niveles bajos de exposición en el agua potable , pero los datos respaldan la conclusión de que el MTBE es un carcinógeno humano potencial en dosis altas. [29]
En el año 2000, la EPA redactó planes para eliminar gradualmente el uso de MTBE en todo el país durante cuatro años. [ cita necesaria ] Algunos estados promulgaron prohibiciones de MTBE sin esperar restricciones federales. California prohibió el MTBE como aditivo de gasolina en 2002. [30] El estado de Nueva York prohibió el uso de MTBE como "aditivo de combustible", a partir de 2004. [31] Sin embargo, MTBE todavía es legal en el estado para otros usos industriales. . [32]
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. [33] Este proyecto de ley incluía una disposición que otorgaba a los fabricantes de MTBE, incluidas algunas compañías petroleras importantes , 2.000 millones de dólares en asistencia para la transición, mientras que el MTBE se eliminaba gradualmente a lo largo de los nueve años siguientes. [34] Debido a la oposición en el Senado, [35] el informe de la conferencia eliminó todas las disposiciones sobre MTBE. El proyecto de ley final fue promulgado por el presidente George W. Bush . [36] 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 [37] y 30 mil millones de dólares [38] , 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. [39] 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. [40] En 2013, un jurado otorgó al estado de New Hampshire 236 millones de dólares en daños para tratar aguas subterráneas contaminadas por MTBE. [41]
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. [42] A partir de 2020, la agencia no ha anunciado si desarrollará un MCL. [43] La EPA utiliza datos de toxicidad al desarrollar MCL para sistemas públicos de agua . [44]
California estableció un MCL a nivel estatal para MTBE, 13 microgramos por litro, en 2000. [45]