Qué es el petróleo sintético (y en qué medida puede ayudar a combatir el cambio climático)

En noviembre de 2021 una avioneta despegó de un pequeño aeropuerto en el sur de Inglaterra e hizo historia.

Su corto trayecto, al mando de un piloto de la Real Fuerza Aérea británica, estableció un nuevo récord Guinness: fue el primer vuelo del mundo realizado únicamente con combustible sintético.

El carburante era de la compañía británica Zero Petroleum, una de las numerosas empresas que están apostando al desarrollo de los combustibles sintéticos, también conocidos como eCombustibles.

Las iniciativas de estas empresas se encuentran en distintos sitios del mundo, desde Bilbao, el España, al desierto de Nevada en EE.UU. y el sur de Chile.

El interés en los carburantes sintéticos crece en momentos en que buscar alternativas a los combustibles tradicionales es más urgente que nunca.

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Para que el planeta no supere 1,5 °C de calentamiento respecto a la era preindustrial, es necesario que las emisiones de CO2 o dióxido de carbono liberado por la quema de combustibles fósiles se reduzcan en un 45% para el año 2030, según el Panel Intergubernamental de Cambio Climático de Naciones Unidas, IPCC.

El secretario general de la ONU, Antonio Guterres, advirtió en repetidos mensajes este año que "estamos en la vía acelerada hacia un desastre climático".

Pero Guterres también señaló que la transición a energías renovables "ofrecerá esperanza a millones de personas" afectadas por el cambio climático.

¿Pueden los combustibles sintéticos ser parte de esa solución?

En BBC Mundo exploramos qué son los combustibles sintéticos, cuán verdes son realmente y en qué medida son una respuesta viable al calentamiento global.

¿Qué son los combustibles sintéticos?

Químicamente, los combustibles sintéticos y los de origen fósil son iguales.

Ambos tipos de combustibles son hidrocarburos.

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"Un hidrocarburo es una molécula que está formada por hidrógeno y por carbono", señaló a BBC Mundo Carlos Calvo Ambel, experto en transporte y energía de la ONG con sede en Bruselas "Transport and Environment" (Transporte y Medio Ambiente).

"Normalmente lo que se hace es extraer el petróleo de la tierra, refinarlo y generar distintos productos como gasolina, diésel, queroseno".

En el caso del combustible sintético, en cambio, el hidrógeno y el carbono necesarios provienen de otras fuentes.

El hidrógeno se obtiene, por ejemplo, separando en una molécula de agua sus componentes, hidrógeno y oxígeno, mediante un proceso que utiliza electricidad y se llama electrólisis del agua.

"Rompes esa molécula de agua en hidrógeno y en oxígeno y te quedas con el hidrógeno", señaló Calvo Ambel.

Por otro lado se requiere carbono, que puede obtenerse de distintas fuentes.

"Lo puedes coger de una chimenea de una fábrica que está echando CO2 o lo puedes capturar directamente del aire", agregó.

"Y ese CO2 lo rompes nuevamente en carbono y en oxígeno y te quedas con el carbono".

Posteriormente, en otro proceso industrial adicional es posible unir el hidrógeno y el carbono sintetizando una cadena de hidrocarburo.

"Entonces de manera artificial, generas una molécula que es exactamente igual que la del diésel, gasolina o queroseno tradicional".

¿Cuán verdes son los combustibles sintéticos?

Para que los combustibles sintéticos sean sostenibles, "la clave es que todo el proceso se haga con electricidad renovable", afirma Calvo Ambel.

"Si no se usa electricidad renovable ahí el proceso no es limpio".

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Al igual que en el caso de los combustibles tradicionales, cuando los combustibles sintéticos son quemados liberan a la atmósfera CO2, uno de los principales gases de invernadero causante del cambio climático.

Por ese motivo, para que realmente pueda hablarse de un proceso sostenible el carbono debe provenir de CO2 capturado del aire, señala Calvo Ambel.

"Si has capturado el CO2 del aire, como lo capturas de la atmósfera y al quemar el combustible sintético lo vuelves a echar a la atmósfera, el valor es neutro, no hay contaminación adicional".

En el caso de la avioneta que estableció un récord Guinness, el combustible fue producido usando totalmente energía renovable, señaló a BBC Mundo Nilay Shah, profesor de ingeniería de Imperial College en Londres y uno de los fundadores de Zero Petroleum.

¿Cuán extendida es su producción actual?

Las cantidad de combustibles sintéticos producida actualmente "es diminuta", según Calvo Ambel, pero ese proceso podría acelerarse.

Además de Zero Petroleum, la lista de empresas que trabajan en el desarrollo de combustibles sintéticos incluye, por ejemplo, a Fulcrum BioEnergy, una empresa estadounidense que está construyendo una refinería en el estado de Nevada.

En este caso el carbono no provendrá de la captura de CO2 del aire, sino del metano producido por la descomposición de residuos municipales.

En Chile se encuentra HIF Global (Highly Innovative Fuels o Combustibles Altamente Innovadores), una empresa de origen chileno con proyectos en Chile, Estados Unidos y Australia. HIF comenzó en 2021 a construir una planta demostrativa llamada Haru Oni unos 15 kms al norte de Cabo Negro, en la región de Magallanes y la Antártica.

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"Haru Oni es la planta demostrativa de HIF que producirá combustibles carbono neutrales (eCombustibles) gracias a los fuertes vientos de la Patagonia y tecnología de punta. Actualmente la planta presenta un 70% de avance y se espera iniciar la producción de eCombustibles hacia fines de este año", señaló HIF Global a BBC Mundo.

El hidrógeno se obtendrá mediante electrólisis del agua y el CO2 por captura del aire, agregó la empresa. La meta es sintetizar metanol y a partir de ello obtener "una gasolina que se podrá usar en vehículos actuales sin modificación alguna".

Por otra parte, Repsol, la multinacional energética y petroquímica con sede en España, "en mayo de este año comenzó a construir en el puerto de Bilbao una de las plantas de combustibles sintéticos más grandes del mundo", según señaló Repsol por escrito a BBC Mundo.

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"Contará con un electrolizador de 10 MW con el que producirá 2.100 toneladas anuales de combustible principalmente para aviones, barcos y camiones. El plan de Repsol es de inaugurar esta planta de combustibles sintéticos en el 2024".

¿Son los combustibles sintéticos una solución viable para automóviles?

James Dyke, experto en cambio climático de la Universidad de Exeter en Inglaterra, cree que no se justifica recurrir a los combustibles sintéticos en el caso de los automóviles.

"Actualmente estamos viendo un crecimiento exponencial en autos eléctricos y un fuerte incremento en toda la infraestructura de recarga asociada. También hay un potencial rol para hidrógeno como combustible en el transporte por carretera", señaló Dyke a BBC Mundo.

Para Calvo Ambel, desarrollar combustibles sintéticos para coches "no tiene sentido alguno".

"Esa cantidad de electricidad puedes usarla para mover un coche eléctrico directamente y ahí no hay pérdidas por ningún sitio".

"O puedes usar esa electricidad para capturar el CO2, producir el hidrógeno, hacer la síntesis y luego quemarlo en un motor que es superineficiente, porque en un motor diésel o de gasolina casi toda la energía se pierde en forma de calor".

El Parlamento Europeo votó este mes a favor de prohibir la venta de autos nuevos con motores de combustión, es decir, a gasolina y diésel tradicional, a partir de 2035.

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Algunos críticos acusan a empresas petroleras de prometer e impulsar el uso de combustibles sintéticos en autos con el fin de retrasar la transición a vehículos eléctricos, manteniendo así el mayor tiempo posible la venta de coches tradicionales y el consumo de sus productos.

BBC Mundo planteó esta crítica a Repsol.

"El objetivo final es descarbonizar el sector del transporte y debemos mantener todas las opciones sobre la mesa para reducir las emisiones de la manera más rápida y eficaz. Debemos evitar el determinismo y dejar que todas las tecnologías compitan y se complementen entre sí", señaló la empresa a BBC Mundo.

Repsol señaló que una de las ventajas de desarrollar combustibles sintéticos para automóviles es que "estos combustibles renovables pueden utilizarse en los vehículos actuales sin necesidad de realizar ninguna modificación en los motores ni en las infraestructuras de distribución y repostaje existentes, permitiendo así acelerar la reducción de emisiones de los coches que ya circulan en las carreteras sin tener que esperar a una renovación de la flota para utilizar otras energías como la electricidad o el hidrógeno".

Y en cuanto a las críticas específicas sobre ineficiencia, Repsol señaló que "cuando se dice que el uso de electricidad directamente para mover los vehículos es más eficiente se dejan fuera algunas consideraciones de enorme relevancia".

"En primer lugar, para suministrar electricidad renovable a un vehículo, la producción de la electricidad y el suministro deben realizarse en el mismo instante temporal y no siempre es posible garantizar que el vehículo esté conectado a la red en el momento adecuado".

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"En segundo lugar, si se requiere que los vehículos de batería tengan una gran autonomía para realizar recorridos largos, es necesario montar baterías de gran capacidad que añaden mucha masa al vehículo. Esta mayor masa repercute en un mayor consumo de electricidad para los desplazamientos, penalizando la eficiencia".

"En el caso de los combustibles sintéticos, la mayor masa de combustible para recorrer más kilómetros es insignificante y no penaliza la eficiencia del vehículo".

¿Son los combustibles sintéticos una respuesta para la aviación?

"En el único caso en que le vemos potencial a los combustibles sintéticos es en los aviones, porque si de verdad queremos descarbonizar, no hay ninguna alternativa viable a quemar queroseno", señala Calvo Ambel.

¿Podría en lugar de combustibles sintéticos aumentarse la producción de biocombustibles para descarbonizar la aviación?

Los biocombustibles, obtenidos de la biomasa de plantas, no ofrecen una solución viable y sí muchos riesgos, según el experto de "Transport and Environment".

"En Europa cada día se quema el equivalente a 15 millones de barras de pan en coches cuando mientras tanto tenemos una crisis alimentaria a nivel mundial".

"Si produces los biocombustibles de soja o de aceite de palma o aceite de girasol, todo eso requiere una cantidad de tierra muy importante", agregó.

"Y como sabemos eso causa en general deforestación en la Amazonía o en el sudeste asiático por la producción de aceite de palma. Al final, es peor el remedio que la enfermedad".

En cuanto al aceite de cocina usado como combustible para aviones, Calvo Ambel cree que tampoco es una opción viable.

"Todo el aceite de cocina usado en Estados Unidos no llegaría al 1% de la demanda de queroseno en ese país".

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Transport and Environment impulsa que para 2030 las aerolíneas "estén obligadas a que un porcentaje aunque pequeño que ronda el uno por ciento sea de combustible sintético, para que empiece poco a poco a evolucionarse a donde tenemos que ir. Porque lo que no podemos es seguir usando queroseno toda la vida", afirmó Calvo Ambel.

¿Podrá escalarse la producción de combustibles sintéticos?

Los expertos consultados por BBC Mundo coinciden en destacar que técnicamente incrementar la producción de combustibles sintéticos es posible.

Pero el mayor reto es que aumentar esa producción requerirá grandes cantidades de electricidad renovable.

"Europa sabe que si quisiésemos por ejemplo mover todos los aviones con este combustible, solo los que salgan de Europa, habría que importarlo de afuera porque necesitas muchos molinos, muchos paneles solares", señaló Calvo Ambel.

"Por ejemplo, el gobierno alemán hizo recientemente un acuerdo con el gobierno chileno para colaborar en ese espacio, pero todo está en una fase muy inicial".

El profesor Nilay Shah señala que aumentar la producción de combustibles sintéticos para satisfacer las demandas de la aviación mundial plantea numerosos desafíos.

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Shah cita, entre esos retos:

- optimizar la química para que la mayor parte del material de entrada (CO2 e hidrógeno) se convierta en combustible según las especificaciones requeridas (sin producir al mismo tiempo gases u otros productos secundarios)

- instalar suficiente capacidad de energía renovable

- instalar suficiente capacidad de electrólisis para la producción de hidrógeno

- acceder a una fuente sostenible de CO2 (por ejemplo, captura directa del aire).

Al integrar estos elementos, el costo actual del combustible sintético es aún más alto que el de los combustibles fósiles, pero se espera que se reduzca con el tiempo, señaló Shah.

El experto de Imperial College señala que "necesitamos reducir las emisiones en todos los sectores".

"Algunos sectores siguen siendo muy difíciles, como la aviación y la propulsión marina debido a la necesidad de combustibles densos en energía".

“Por lo tanto, es probable que los combustibles sintéticos sean fundamentales para satisfacer la demanda de energía de este sector en el futuro previsible”.