El aceite vegetal hidrotratado ( HVO ) es un biocombustible elaborado mediante hidrocraqueo o hidrogenación de aceite vegetal . El hidrocraqueo rompe las moléculas grandes en otras más pequeñas utilizando hidrógeno, mientras que la hidrogenación agrega hidrógeno a las moléculas. Estos métodos se pueden utilizar para crear sustitutos de la gasolina , el diésel , el propano , el queroseno y otras materias primas químicas . El combustible diésel producido a partir de estas fuentes se conoce como diésel verde o diésel renovable .
El combustible diésel creado mediante hidrotratamiento se denomina diésel verde y es distinto del biodiésel elaborado mediante esterificación .
La mayoría de los aceites vegetales y animales son triglicéridos , aptos para la refinación. Las materias primas de la refinería incluyen canola , algas , jatropha , salicornia , aceite de palma , sebo y soja . Un tipo de alga, Botryococcus braunii, produce un tipo diferente de aceite, conocido como triterpeno , que se transforma en alcanos mediante un proceso diferente. [ cita requerida ]
La producción de aceites vegetales hidrotratados se basa en la introducción de moléculas de hidrógeno en la molécula de grasa o aceite crudo. Este proceso está asociado con la reducción del compuesto de carbono. Cuando se utiliza hidrógeno para reaccionar con triglicéridos, pueden ocurrir diferentes tipos de reacciones y se combinan diferentes productos resultantes. [1] El segundo paso del proceso implica convertir los triglicéridos/ácidos grasos en hidrocarburos mediante hidrodesoxigenación (eliminación del oxígeno en forma de agua) y/o descarboxilación (eliminación del oxígeno en forma de dióxido de carbono).
Un ejemplo de fórmula de esto es C 3 H 5 (RCOO) 3 + 12H 2 -> C 3 H 8 + 3RCH 3 + 6H 2 O
La fórmula química del diésel HVO es C n H 2n+2
Los aceites hidrotratados se caracterizan por tener muy buenas propiedades a bajas temperaturas. El punto de enturbiamiento también se produce por debajo de los -40 °C. Por lo tanto, estos combustibles son adecuados para la preparación de combustible premium con un alto índice de cetano y excelentes propiedades a bajas temperaturas. El punto de obstrucción del filtro frío (CFPP) prácticamente corresponde al valor del punto de enturbiamiento, por lo que el valor del punto de enturbiamiento es significativo en el caso de los aceites hidrotratados. [1]
Tanto el diésel HVO (diésel verde) como el biodiésel se elaboran a partir de la misma materia prima de aceite vegetal. Sin embargo, las tecnologías de procesamiento y la composición química de los dos combustibles difieren. La reacción química que se utiliza habitualmente para producir biodiésel se conoce como transesterificación . [2]
La producción de biodiésel también produce glicerol, pero la producción de HVO no.
En toda la industria energética se realizan diversas etapas de conversión de combustibles de hidrocarburos renovables producidos mediante hidrotratamiento. Algunos ejemplos comerciales de refinación de aceite vegetal son:
Neste es el mayor fabricante, con una producción anual de aproximadamente 3,3 millones de toneladas (2023). [7] Neste completó su primera planta NExBTL en el verano de 2007 y la segunda en 2009. Petrobras planeó utilizar 256 megalitros (1.610.000 bbl) de aceites vegetales en la producción de combustible H-Bio en 2007. ConocoPhilips está procesando 42.000 galones estadounidenses por día (1.000 bbl/d) de aceite vegetal. Otras empresas que trabajan en la comercialización e industrialización de hidrocarburos renovables y biocombustibles incluyen a Neste, REG Synthetic Fuels, LLC, ENI, UPM Biofuels, Diamond Green Diesel, en asociación con países de todo el mundo. Los fabricantes de estos diésel renovables informan de reducciones de emisiones de gases de efecto invernadero del 40-90% en comparación con el diésel fósil, [8] [9] [10] así como mejores propiedades de flujo en frío para trabajar en climas más fríos. [8] Además, todos estos diésel ecológicos se pueden introducir en cualquier motor diésel o infraestructura sin muchas modificaciones mecánicas [11] y en cualquier proporción con los diésel basados en petróleo. [8]
El diésel renovable a partir de aceite vegetal es un sustituto cada vez más extendido del petróleo. [12] Las flotas de California utilizaron más de 200.000.000 de galones de diésel renovable en 2017. La Junta de Recursos del Aire de California predice que se consumirán más de 2.000 millones de galones de combustible en el estado según los requisitos de su Estándar de Combustible con Bajo Contenido de Carbono en los próximos diez años. Se informa que las flotas que funcionan con diésel renovable de varias refinerías y materias primas experimentan menores emisiones, menores costos de mantenimiento y una experiencia de conducción casi idéntica al utilizar este combustible. [13]
Se han planteado varias cuestiones sobre la sostenibilidad del aceite de oliva virgen, principalmente en relación con el origen de sus materias primas lipídicas. Los aceites usados, como el aceite de cocina usado, son un recurso limitado y su uso no puede ampliarse más allá de cierto punto. La demanda adicional de aceite de oliva virgen tendría que satisfacerse con aceites vegetales vírgenes de origen agrícola, pero el desvío de aceites vegetales del mercado alimentario al sector de los biocombustibles se ha vinculado al aumento de los precios mundiales de los alimentos y a la expansión e intensificación agrícola mundial . Esto está asociado a una variedad de implicaciones ecológicas y ambientales ; además, las emisiones de gases de efecto invernadero derivadas del cambio de uso de la tierra pueden, en algunas circunstancias, anular o superar cualquier beneficio derivado del desplazamiento de los combustibles fósiles. [14]
Un estudio de 2022 publicado por el Consejo Internacional de Transporte Limpio concluyó que el aumento previsto de la capacidad de diésel renovable en los EE. UU. agotaría rápidamente el suministro disponible de aceites de desecho y residuales, y dependería cada vez más del aceite de soja nacional e importado. [15] El informe también señaló que el aumento de la producción estadounidense de diésel renovable corría el riesgo de impulsar indirectamente la expansión del cultivo de aceite de palma en el sudeste asiático, donde la industria del aceite de palma todavía está asociada endémicamente con la deforestación y la destrucción de la turba.
Los hidrotratadores de refinería desempeñan un papel importante en la producción de combustibles fósiles, y antes de introducir incluso pequeñas cantidades de biomaterial en un hidrotratador de diésel hay implicaciones y posibles factores de riesgo. [16]
Corrosión: Los aceites vegetales o de resina pueden contener grandes cantidades de ácidos grasos libres que pueden causar corrosión severa en tuberías, intercambiadores de calor, reactores y otros equipos. El cloro presente en la materia prima se convertirá en cloruro de hidrógeno en el reactor de hidrotratamiento, lo que puede causar corrosión tanto en la corriente de efluente del reactor como en la unidad de agua ácida. El ácido carbónico se forma en el efluente del reactor debido a la presencia de agua y dióxido de carbono. Todos estos factores tienen un impacto en el diseño y los materiales utilizados en la construcción de reactores para procesar materias primas renovables. [17]
Alto consumo de hidrógeno: se requieren grandes cantidades de hidrógeno para mejorar las materias primas renovables (normalmente se requieren entre 300 y 400 Nm3/m3 de hidrógeno para lograr una materia prima 100 % renovable). Se requiere un mayor volumen de hidrógeno de reposición y un flujo de gas de extinción, incluso para el coprocesamiento de cantidades relativamente pequeñas de materia prima renovable. Por ello, es fundamental comprobar el balance de hidrógeno de la refinería para evitar reducir la capacidad de la unidad. [17]
Desactivación del catalizador: Se sabe que los contaminantes presentes en las materias primas renovables, como el fósforo, los metales alcalinos y los metales alcalinotérreos, provocan problemas operativos9. Por ejemplo, se ha informado de que la acumulación de vidrio fosfórico puede provocar caídas de presión y acelerar la desactivación del catalizador. Además, es casi seguro que el fósforo recubra la superficie externa de los catalizadores y bloquee los poros, como se muestra en la Figura 1 de la página 3. Una vez que se forma el vidrio fosfórico, las partículas del catalizador comienzan a adherirse entre sí. A medida que el vacío se va llenando lentamente, aumenta la probabilidad de que se produzca una caída de presión. [17]
El procesamiento de HVO es una tecnología joven en comparación con la mayoría de los demás procesos de refinación. La primera unidad a escala comercial se puso en marcha en Luisiana en 2010 con una capacidad de 100 millones de galones por año. [18]
En 2010, Syntroleum Corporation y su socio de empresa conjunta Tyson Foods construyeron una nueva planta en Geismar, LA . [19] La planta inició su puesta en marcha en el tercer trimestre con un objetivo de 75 millones de galones por año. [20] La materia prima para la planta era aceite vegetal y grasa de ave de corral pretratada. El sitio alcanzó el 87% de su capacidad de diseño en 2011. [21] La corrosión, incluida la corrosión por tensión vinculada al cloruro, cerró la planta en 2012 durante más de un año. [22] Tyson vendió su participación del 50% a Renewable Energy Group (ahora Chevron) y la compra de acciones de Syntroleum fue anunciada por el mismo comprador en 2013 y el cierre se produjo en 2014. [23] En 2015, dos incendios causaron daños a la planta y se produjeron daños importantes. [24]
Estados Unidos [25]
Europa