El metil tert -butil éter ( MTBE ), también conocido como metil tert -butil éter , es un compuesto orgánico con una fórmula estructural (CH 3 ) 3 COCH 3 . El 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 octano y resistencia a la detonación , y reducir las emisiones no deseadas . [2] [3]
El MTBE se fabrica mediante la reacción química del metanol y el 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 en presencia de un catalizador para formar metanol. [6] El isobutileno se puede producir a través de una variedad de 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 los EE. UU. alcanzó su punto máximo en 1999 con 260.000 barriles por día [8] antes de caer debido a preocupaciones ambientales y de salud a alrededor de 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 (mt/año). [13] La capacidad de producción mundial de MTBE en 2018 se estimó en 35 millones de toneladas métricas. [14]
El MTBE se utiliza como componente de combustible para motores de gasolina . Forma parte de un grupo de sustancias químicas conocidas comúnmente 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 octano) para evitar el golpeteo del motor . [15] Los oxigenantes también ayudan a que la gasolina se queme de manera más completa, lo que reduce las emisiones del tubo de escape . Los oxigenantes también diluyen o desplazan componentes de la gasolina como los aromáticos (por ejemplo, el benceno ). Antes de la introducción de otros oxigenantes y potenciadores de octano, las refinerías elegían el MTBE por sus características de mezcla y su bajo costo.
Hay otros oxigenados disponibles como aditivos para la gasolina, incluidos el etanol y otros éteres como el ETBE .
El etanol ha sido publicitado como una alternativa segura por grupos de interés agrícolas y de otros sectores en Estados Unidos y Europa. En 2003, California fue el primer estado de Estados Unidos en comenzar a reemplazar 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 del MTBE, pero debido al mayor precio del etanol en comparación con el metanol, es más caro.
Otra alternativa es la gasolina de mayor calidad, por lo que no se necesitan aditivos como el MTBE. Se utiliza isooctano . Las plantas de MTBE se pueden adaptar 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 solvente se drene hacia el duodeno , y la aparición 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 de seguridad y normativas, la manipulación del éter dietílico u otros éteres es mucho más difícil y costosa. El MTBE como disolvente se utiliza en la industria de refinación de petróleo como método para desparafinar fracciones cerosas de petróleo.
El MTBE le da al agua un sabor desagradable en concentraciones muy bajas. El MTBE suele introducirse en los acuíferos de suministro de agua a través de fugas en los tanques de almacenamiento subterráneos de las estaciones de servicio o por derrames de gasolina. La mayor solubilidad en agua y la mayor persistencia del MTBE hacen que se desplace más rápido y a mayores distancias que muchos otros componentes de la gasolina cuando se libera en un acuífero. [27]
El MTBE se biodegrada por la acción de las bacterias. En el tipo adecuado de biorreactor , como un biorreactor de lecho fluidizado , el MTBE se puede eliminar del agua de forma rápida y económica 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 se produzca 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 de referencia (previas al desarrollo) dentro de la matriz del suelo del acuífero.
Según la Agencia Internacional para la Investigación sobre el Cáncer (IARC), una rama de la Organización Mundial de la Salud , el MTBE no está clasificado como carcinógeno humano . El MTBE puede percibirse en el 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 los 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 la habían considerado una prioridad de 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 de las principales compañías petroleras , 2.000 millones de dólares en asistencia de transición mientras se eliminaba gradualmente el MTBE durante 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 firmado como ley por el presidente George W. Bush . [33] La falta de protección de la responsabilidad por el MTBE está dando como resultado un cambio al uso de etanol como aditivo de la gasolina.
Se estima que la eliminación del MTBE de las aguas subterráneas y la contaminación del suelo en los EE. UU. costaría entre 1.000 millones de dólares [34] y 30.000 millones de dólares [35] , incluyendo 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, superó los 200 millones de dólares [36] . En otro caso, la ciudad de Nueva York estimó que el costo de la limpieza de un solo campo de pozos en el distrito de Queens en 2009 fue de 250 millones de dólares [37]. En 2013, un jurado otorgó al estado de New Hampshire 236 millones de dólares en daños para tratar las aguas subterráneas contaminadas con MTBE [38] .
Aún hay muchas demandas pendientes relacionadas con la contaminación por MTBE de 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 para desarrollar MCL para sistemas públicos de agua . [41]
California estableció un MCL a nivel estatal para MTBE, 13 microgramos por litro, en 2000. [42]