Vigilancia tecnológica

Categorías: Innovación y tendencias en materiales plásticos, InstituciónEl metanol tiene una importancia capital dentro del ámbito de la transición energética, que consiste en el cambio global de combustibles fósiles a fuentes de energía renovables. El crecimiento del metanol como combustible alternativo a los de origen fósil resulta muy interesante para la industria marítima ya que, al ser líquido a temperatura ambiente, es mucho menos costoso de almacenar y transportar que los gaseosos, y posee a su vez la huella de carbono más baja de todos los combustibles líquidos.



Figura 1. Estructura del metanol

El papel del metanol en la industriaComo combustible: Se puede utilizar como combustible alternativo en motores de combustión interna, pilas de combustible y como mezcla con gasolina (el metanol tiene un alto octanaje, lo que significa que puede mejorar el de la gasolina). Puede considerarse un combustible de combustión más limpia en comparación con los combustibles fósiles como la gasolina y el diésel porque produce menos emisiones de gases de efecto invernadero y contaminantes del aire cuando se quema.

Materia prima química: Es una materia prima crucial para la producción de diversos productos químicos y materiales, como hemos mencionado anteriormente. La producción sostenible de metanol a partir de recursos renovables o tecnologías de captura de carbono puede ayudar a reducir el impacto ambiental de estas industrias.

Almacenamiento de energía: También se puede utilizar como forma de almacenamiento de energía. Puede producirse a partir de fuentes de energía renovables como la eólica o la solar mediante un proceso conocido como «energía en metanol». Esto permite almacenar el exceso de energía en forma de metanol y luego convertirlo nuevamente en electricidad o usarlo como combustible cuando sea necesario. Como también se puede almacenar como pilas de combustible de etanol, estas utilizan metanol como fuente de combustible para generar electricidad mediante un proceso electroquímico. Estas pilas de combustible son una tecnología prometedora para diversas aplicaciones, incluidas fuentes de energía portátiles, transporte y generación de energía estacionaria.

Origen del metanolEs importante tener en cuenta que la mayoría del metanol que se produce actualmente procede de combustibles fósiles, y se estima que el mercado de metanol en los EE. UU.ha producido 19,3 millones de toneladas métricas en el año 2022, proveniendo cerca de un 80% del gas natural. Los cuatro tipos principales de metanol según el Consejo Internacional de Transporte Limpio (ICCT), son:

Metanol gris: Se produce a partir de combustibles fósiles, principalmente gas natural, mediante un proceso llamado reformado de metano con vapor (SMR). Durante la SMR, el metano (CH4) reacciona con vapor (H2O) para producir hidrógeno (H2) y monóxido de carbono (CO), que luego se convierten en metanol. El dióxido de carbono (CO2) producido en este proceso normalmente se libera a la atmósfera, lo que contribuye a las emisiones de CO2.

Metanol azul: Se produce a partir de combustibles fósiles, pero incorpora tecnología de captura y almacenamiento de CO2 generadas durante la producción. Esto evita que el CO2 liberado entre a la atmósfera, reduciendo efectivamente la huella de carbono de la producción de metanol. El término «azul» se refiere al dióxido de carbono capturado y almacenado.

Metanol verde: Se produce utilizando fuentes de energía renovables, como la eólica, la solar o la hidroeléctrica, para impulsar el proceso de producción. Implica la electrólisis del agua para generar hidrógeno, que luego se utiliza para sintetizar metanol. La producción de metanol verde no genera emisiones adicionales de CO2, lo que la hace respetuosa con el medio ambiente y alineada con los esfuerzos para reducir la huella de carbono. Existen 2 tipos dentro del metanol verde: el biometanol derivado de materias primas de biomasa; y el e-metanol derivado de la electricidad renovable y el CO2 capturado.

Figura 2. Proyección a 2050 del % de producción del metanol. Fuente: Methanol Market Services Asia, MMSA.

Metanol verde: tipos y ventajasHay 2 tipos de metanol verde según el origen de su producción. El e-Metanol, abreviatura de «electrometanol», es una variante innovadora y respetuosa con el medio ambiente del metanol tradicional, producida a partir de energías renovables y sin generar emisiones contaminantes. Estos son los métodos para su producción:

Electrólisis e hidrogenación catalítica: este enfoque implica el uso de fuentes de energía renovables, como la energía eólica o solar, para generar electricidad. Luego, la electricidad se utiliza para la electrólisis del agua y producir hidrógeno (H2). Posteriormente, el hidrógeno se hace reaccionar con CO2, ya sea capturado en procesos industriales o directamente de la atmósfera, en un proceso de síntesis química

Procesos hidrotermales: la licuefacción hidrotermal de biomasa, un proceso de alta temperatura y presión puede producir un bioaceite líquido que puede procesarse aún más para generar eMetanol.

Metanol solar: La producción de metanol solar implica el uso de energía solar concentrada para impulsar reacciones químicas que convierten el CO2 y el agua en metanol.

El biometanol, también conocido como metanol de base biológica o metanol renovable, es un tipo de metanol que se produce a partir de materias primas de biomasa renovables en lugar de combustibles fósiles. Se considera una alternativa sostenible y respetuosa con el medio ambiente a los métodos tradicionales de producción de metanol que dependen de recursos fósiles como el gas natural o el carbón. El biometanol normalmente se produce mediante uno de los siguientes métodos:

Gasificación de biomasa: las materias primas de biomasa, que pueden incluir residuos agrícolas, desechos forestales, cultivos energéticos y materiales de desecho orgánicos, se someten a un proceso de gasificación. Este proceso convierte la biomasa en un gas que se compone principalmente de hidrógeno (H2) y monóxido de carbono (CO). Luego, el gas de síntesis se procesa aún más para producir metanol mediante reacciones catalíticas.

Fermentación biológica: el biometanol también se puede producir mediante procesos biológicos, en los que se utilizan microorganismos para fermentar materias primas de biomasa para producir metanol. Este método normalmente implica la conversión de azúcares u otros compuestos orgánicos que se encuentran en la biomasa en metanol utilizando microorganismos especialmente diseñados.

Las ventajas del uso de estos 2 tipos de metanol verde son:

Huella de carbono reducida: la producción de metanol verde depende de fuentes de energía renovables, que reducen significativamente la huella de carbono asociada con la producción de metanol. Ayuda a mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero y contribuye a combatir el cambio climático.

Materia prima sostenible: Como hemos mencionado previamente el e-Metanol se puede producir a partir de dióxido de carbono capturado de la atmósfera o de procesos industriales, junto con agua. Esto significa que se puede producir sin depender de recursos finitos de combustibles fósiles, lo que lo convierte en una alternativa sostenible.

Portador de energía: el metanol verde es un portador eficiente de hidrógeno, que puede liberarse y utilizarse como combustible cuando sea necesario. Esto lo hace valioso para almacenar y transportar hidrógeno, abordando algunos de los desafíos asociados con el almacenamiento y transporte de hidrógeno puro.

Almacenamiento de energía: el metanol verde puede almacenar el exceso de energía renovable. Durante los períodos de alta generación de energía renovable, se puede producir mediante electrólisis y síntesis química. Más adelante, cuando el suministro de energía renovable sea bajo, el metanol almacenado se puede volver a convertir en electricidad o utilizar para diversas aplicaciones, proporcionando estabilidad a la red.

Materia prima química versátil: el metanol es una materia prima crucial en la industria química, por ello producirlo de manera sostenible implica que se pueda utilizar para producir diversos productos químicos y materiales, incluidos formaldehído, ácido acético, plásticos y fibras sintéticas generando menos emisiones

Combustible para el transporte: El metanol verde se puede utilizar como combustible alternativo para el transporte. Puede mezclarse con gasolina o usarse en vehículos exclusivamente alimentados con metanol. Los vehículos de metanol suelen tener menores emisiones de contaminantes como óxidos de nitrógeno (NOx) y partículas en comparación con los vehículos de gasolina o diésel.

Combustible marítimo y de envío: El metanol verde ha ganado atención como un posible combustible alternativo más limpio para embarcaciones marítimas, contribuyendo a la reducción de emisiones en la industria del transporte marítimo, que es crucial para las importaciones y exportaciones de la gran mayoría de países de mundo.

Reciclaje de carbono: la producción de metanol verde captura y recicla dióxido de carbono (CO2) de diversas fuentes. Este proceso contribuye a los esfuerzos de reciclaje de carbono y ayuda a reducir las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera.

Independencia energética: el metanol verde se puede producir a partir de una variedad de materias primas, incluida la biomasa, el gas natural y el dióxido de carbono. Esta versatilidad puede reducir la dependencia de una única fuente de energía y mejorar la seguridad energética.

Beneficios ambientales: el uso de metanol verde generalmente genera menos emisiones tóxicas en comparación con otros combustibles fósiles, lo que mejora la calidad del aire y reduce los riesgos para la salud, particularmente en áreas urbanas.

A medida que el mundo avanza hacia fuentes de energía sostenibles y renovables, y aunque el metanol verde desempeñará un papel cada vez más importante también presenta algunos puntos negativos o desafíos que deben tenerse en cuenta.

Menor Densidad Energética: El metanol tiene una densidad energética más baja en comparación con la gasolina y otros combustibles líquidos convencionales. Esto significa que se necesita más metanol para proporcionar la misma cantidad de energía, lo que puede resultar en un menor rango de conducción en vehículos que utilizan metanol.

Mayor Consumo de Combustible: Debido a su menor densidad energética, los vehículos que funcionan con metanol a menudo tienen un mayor consumo de combustible en comparación con la gasolina, lo que puede aumentar los costos de operación.

Compatibilidad de Materiales: El metanol es corrosivo y puede dañar ciertos materiales y componentes en sistemas de combustible y motores. Esto puede requerir la modificación de los materiales utilizados en vehículos y equipos, lo que aumenta los costos de fabricación y mantenimiento.

Aun así, su versatilidad y beneficios ambientales lo convierten en una opción atractiva para una amplia gama de aplicaciones en el contexto de la transición energética.

El metanol verde en AIMPLASDesde AIMPLAS se están impulsando varios proyectos, que se centran en la obtención metanol verde. Uno de los más importantes es LAURELIN, que consiste la hidrogenación del dióxido de carbono para obtener metanol como combustible renovable, con tres nuevas tecnologías de síntesis avanzada: inducción magnética, inducción de plasma no térmico y tecnologías de microondas, siendo esta última en la nos enfocamos en AIMPLAS mediante un nuevo reactor.