La industria de la automoción se enfrenta en la actualidad al mayor reto de su historia. Detener la producción de vehículos de combustión (al menos en la UE) con un horizonte tan cercano y modificar toda la infraestructura hacia la movilidad eléctrica está planteando no pocos desafíos y resistencias.
Entre las resistencias nos encontramos con Alemania, cuyo potentísimo sector automotriz no parece ver con buenos ojos una transición tan “acelerada”. Por esa razón, han presionado para que combustible sintético sea una nueva vía que explorar y que no suponga abandonar la combustión.
El combustible sintético, como tal vez ya sepas, es un tipo de combustible producido a partir de dióxido de carbono (CO2) y agua, o más bien hidrógeno extraído del agua por electrólisis, utilizando energía renovable como la solar o la eólica. Este combustible es un sustitutivo del hidrocarburo refinado tradicional – gasolina y diésel - y puede ser utilizado en vehículos y maquinaria sin necesidad de realizar modificaciones.
A lo largo de este post profundizaremos en qué es el combustible sintético, sus ventajas, inconvenientes, usos, predicciones y la tecnología que hay detrás. También daremos un pequeño repaso a la postura de algunos fabricantes y asociaciones, como Porsche, que ha dado firmes pasos hacia el desarrollo de este tipo de combustible.
Qué es el combustible sintético
Además de como combustible sintético, es posible que lo hayas visto escrito u oído como e-fuel o incluso como combustible electro-sintético. Como decíamos en la introducción, es un tipo de combustible generado de manera sintética a partir de la combinación de dióxido de carbono extraído del propio aire, hidrógeno, que se produce generalmente a través de gas natural pero también se puede extraer del agua mediante electrólisis y producción de metanol que, a través de un nuevo proceso a través de presión y catalizadores se convierte en un hidrocarburo.
La idea detrás de la viabilidad del combustible sintético para la industria de la automoción con el horizonte en 2035 es ofrecer una alternativa que permita que los motores de combustión se sigan empleando. Para ello, se ha propuesto que el proceso de sintetización del e-fuel sea lo más verde posible. Por esta razón, la energía que se emplea en todo el proceso ha de provenir de fuentes renovables, y el hidrógeno ser extraído del agua.
Este tipo de combustibles (gasolina principalmente, el diésel sigue un proceso un poco distinto) son compatibles con los vehículos tradicionales sin que sea necesario realizar grandes modificaciones en su bloque motor. Volviendo al punto anterior, el uso de energías renovables se conjuga con la extracción de CO2 del aire, en un intento de lograr, con el proceso, un equilibrio cero energético, y que no se emitan más gases de los que se extraen.
Cómo se fabrica el combustible sintético
Estamos acostumbrados y tenemos una idea más o menos clara del proceso de fabricación de la gasolina, el diésel y otros productos derivados del petróleo. Sin embargo, el procedimiento mediante el cual se obtiene el combustible sintético es diferente.
No pocas han sido las petroleras que se han sumado a la tecnología de sintetizar combustible que no provenga de la extracción de hidrocarburos, sino de su creación.
Y es que, como hemos adelantado, se trata de sintetizar una serie de elementos (dióxido de carbono e hidrógeno) para adquirir un alcohol básico como es el etanol para luego convertirlo en gasolina.
El proceso completo es el siguiente:
- Electrólisis, objetivo hidrógeno: como las fuentes energéticas deben ser naturales, la obtención de hidrógeno mediante gas natural, un recurso finito, no se contempla. En su lugar se realiza un proceso de electrólisis para descomponer el agua (H2O) en hidrógeno (H2) y oxígeno (O2).
- Uso del carbono: para la sintetización del combustible se puede echar mano del monóxido de carbono (CO) muy poco abundante en nuestra atmósfera, o bien de dióxido de carbono, mucho más presente en el aire, con una concentración en nuestra atmósfera del 0,04% (400 partes por millón). A través del proceso conocido como lavado, que consiste en pasar el aire atmosférico por una plata de proceso que, mediante una serie de circuitos de recirculación y filtros, extraen y capturan el dióxido de carbono.
- Hidrógeno + carbono = metanol: mediante el proceso Fischer-Tropsch, del que ahora hablaremos porque merece historia aparte, el hidrógeno y el carbono, gracias a la temperatura y a una presión adecuadas, además de la participación de catalizadores, se convierten en metanol (CH3OH) conocido comúnmente como alcohol de quemar.
- Purificación: en este proceso se generan algunas moléculas pesadas, como el Dureno. En este proceso se realiza una destilación del metanol.
Diésel sintético. Un proceso diferente
Hasta ahora hemos visto el proceso de producción de gasolina sintética. Pero ¿qué ocurre con el diésel? Pues que el procedimiento para obtenerlo es un poco diferente. Suele sintetizarse a partir de una variedad de materias primas, incluyendo aceites vegetales, grasas animales, biomasa, gas natural y residuos orgánicos. El proceso de síntesis generalmente implica las siguientes etapas:
Producción de gas de síntesis: La materia prima se somete a un proceso de gasificación en el que se convierte en gas de síntesis, una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno.
Conversión de gas de síntesis en hidrocarburos líquidos: El gas de síntesis se somete a un proceso de Fischer-Tropsch, que implica la conversión del gas en hidrocarburos líquidos a través de reacciones químicas complejas.
Refinado: Los hidrocarburos líquidos resultantes se refinan mediante procesos de hidrotratamiento y otros procesos de refinación para producir diésel sintético con las especificaciones necesarias para su uso en motores diésel.
Una historia de guerra, la síntesis Fischer-Tropsch
Bueno, ya lo hemos visto dos veces y ahora toca explicar este procedimiento, cuyo origen está en la Segunda Guerra Mundial. La síntesis de Fischer-Tropsch es la base mediante la cual se emplean gases de síntesis (en este caso, dióxido de carbono e hidrógeno) para convertirlos en hidrocarburos líquidos. En presencia de un catalizador, las reacciones químicas se aceleran y dan lugar a una mezcla de hidrocarburos presenta una distribución muy amplia de pesos moleculares que abarcan desde los gases hasta las ceras, incluyendo la gasolina, el keroseno y el gasóleo.
Las reacciones principales de Fischer-Tropsch consisten en los siguientes cinco pasos:
- Adsorción de CO sobre la superficie del catalizador
- Iniciación de la polimerización mediante formación de radical metilo (por disociación del CO e hidrogenación)
- Polimerización por condensación (adición de CO y H2 y liberación de agua)
- Terminación
- Desorción del producto
Esta tecnología se desarrolló en los años 20 del pasado siglo por los químicos alemanes Franz Fischer y Hans Tropsch, de la Universidad de Munich. El motivo de su popularización dos décadas más tarde fue la producción de combustible líquido para una Alemania en guerra que carecía de reservas de petróleo.
¿Cero emisiones? Tal vez no
El quid de la cuestión está en si la sintetizacion de combustible puede adaptarse a los objetivos marcados de reducción de emisiones, descarbonización, uso de energías renovables, etc., planteados por las instituciones europeas de cara a las próximas décadas. De ahí que se especifique que el uso de energía para realizar los procesos de sintetización deba proceder en su totalidad de fuentes renovables.
Sin embargo, el ciclo que se propone se quedaría en una suerte – con suerte - de empate técnico en el que la cantidad de dióxido de carbono extraída del aire sería reutilizada en el ciclo de extracción-conversión-utilización.
Los defensores de los combustibles sintéticos argumentan su viabilidad sobre todo para aquellos sectores en los que la electrificación no es todavía tecnológicamente factible.
Diferencia entre combustible sintético y biocombustible
La diferencia entre estos dos tipos de combustibles está en la materia prima empleada y en el proceso de sintetización. Los biocombustibles se producen a partir de materia orgánica renovable, como cultivos agrícolas -el aceite de palma-, residuos forestales, desechos orgánicos, entre otros. Estos materiales se someten a procesos de conversión, como la fermentación o la destilación, para producir combustibles como etanol, biodiesel, biogás, entre otros.
Por otra parte, la sostenibilidad de los biocombustibles está totalmente en entredicho. La producción de aceite de palma para su sintetización en hidrocarburo supone un serio riesgo de deforestación y pérdida de calidad de los suelos por las grandes extensiones necesarias, ya no imaginemos en un escenario en el que no hubiera otra alternativa para la consecución de combustible.
La apuesta de Porsche y otros proyectos defensores. Alemania se la juega
Alemania es la potencia en abandera la tecnología del combustible sintético, principalmente para proteger a su potente industria automovilística, que corre el riesgo de quedarse atrás en lo que a electrificación se refiere. Su primer ministro, Olaf Scholz, propuso a la Comisión Europea crear una nueva categoría de vehículos que empleen el e-fuel una vez entre en vigor la prohibición de venta de vehículos nuevos de combustión.
De esta manera, los fabricantes alemanes podrían seguir fabricando y comercializando vehículos con motores térmicos en lugar de eléctricos. Bruselas ha buscado adaptarse asegurándose de que “los vehículos que funcionan exclusivamente con combustibles neutros en carbono también deberán demostrar que no pueden funcionar con ningún combustible que no sea neutro en carbono”, para así evitar que la gasolina y el diésel convencional sigan teniendo una cuota importante de mercado y usuarios.
De darse esta circunstancia, los coches deberían incluir un sistema de control que impida su arranque en caso de ser equipados con combustible convencional en lugar de combustible sintético.
La apuesta de Porsche
Porsche está llevando a cabo iniciativas para el desarrollo de la producción de combustibles sintéticos o eFuels y ha realizado una inversión de 75 millones de dólares en HIF Global LLC en 2022. Este grupo de empresas se dedica a desarrollar proyectos internacionales para instalar plantas de producción de combustibles sintéticos. Uno de esos proyectos es la planta piloto Haru Oni, ubicada en Punta Arenas, Chile, que fue iniciada por Porsche en colaboración con Siemens Energy y ExxonMobil, entre otros socios.
La posibilidad finlandesa
Por su parte, en Finlandia, la empresa Metsä Fibre y la empresa energética Veolia desarrollan proyecto prometedor en materia de combustible sintético. La planta procesadora de madera pretende dar salida a los residuos derivados de su producción de pulpa de papel y producir 12.000 toneladas de combustible al año en colaboración con la empresa energética. Este proyecto también contribuirá a evitar la emisión anual de 30.000 toneladas de CO2.
Viabilidad, ventajas e inconvenientes de una industria todavía naciente
La viabilidad de la industria emergente del combustible sintético está todavía muy en entredicho en cuanto a la capacidad de ser rentable al mismo nivel que la de los hidrocarburos convencionales. Ahí varían mucho los datos, como ahora veremos. Pero primero nos centraremos en analizar las ventajas y desventajas de este sistema:
Ventajas
Entre los aspectos positivos caben destacar los siguientes:
- Para los vehículos tradicionales puede suponer un alivio en el caso de que llegue a estandarizarse el combustible sintético como alternativa ecológica a la combustión, permitiendo a los vehículos la entrada en zonas de bajas emisiones
- El transporte del combustible sintético es tan sencillo y seguro como el del combustible tradicional. Asimismo, no sufre apenas pérdida con el paso del tiempo ni necesita ser almacenado en condiciones especiales, como ocurre, por ejemplo, con el hidrógeno.
- Facilitan la descarbonización al no contribuir con nuevas emisiones a la atmósfera
- La red de distribución (gasolineras) sería aprovechable en sus circunstancias actuales, sin necesidad de nueva infraestructura, como en el caso de los vehículos eléctricos
Desventajas
Por otra parte, también hay una serie de aspectos negativos que debemos tener en cuenta. Son los siguientes:
- La eficiencia energética de los combustibles sintéticos es inferior a los carburantes tradicionales
- Su producción todavía resulta ineficiente. Según el ICCT (International Council on Clean Transportation), se aprovecha apenas la mitad del total de la energía consumida. Es decir, el equilibrio está demasiado compensado
- La producción de este tipo de combustibles es costosa, lo que revertirá en el precio final
¿Cuál será el coste? Opiniones diversas
Como se trata todavía de una tecnología en fase de desarrollo y que todavía no ha permeado hacia el mercado general, las predicciones abundan en relación a cuál será su futuro real.
Por su parte, la ACEA (Asociación de Constructores Europeos de Automóviles) ha lamentado que las diferentes regulaciones no permitirán avanzar la tecnología del combustible sintético lo suficiente como para abastecer al mercado, por lo que será el fin definitivo de la combustión interna.
Extra: en la Fórmula 1 se comenzará a emplear únicamente combustible sintético a partir de 2026
En este punto damos por terminado este artículo. Esperamos haber profundizado lo suficiente en la temática del combustible sintético, a la que estaremos muy atentos por si finalmente llega a evolucionar lo suficiente como para convertirse en una alternativa a la electrificación y ambos tipos de motorizaciones (junto a las híbridas o al hidrógeno) llegan a hacerse un hueco de manera conjunta.