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El precio del barril de crudo no tiene precedentes y las reglamentaciones ambientales están cada vez más estrictas. Científicos de la UNL investigan y desarrollan catalizadores para hacer más eficiente la refinación del petróleo.
Si hay algo que hace girar al mundo, definitivamente es el petróleo. Dependemos de él y no sólo como combustible, que es lo primero que viene a la mente, sino también como materia prima a partir de la cual se elaboran diversos materiales y productos que usamos cotidianamente. Gran parte de lo que nos rodea deriva del petróleo.
El hecho de depender tanto de un bien escaso hace que la industria busque permanentemente mayor eficiencia en los procesos de refinación, ya que los más pequeños avances implican diferencias económicas millonarias.
Uno de los procesos químicos centrales que ocurren dentro la refinería es la ruptura o corte de las grandes moléculas de hidrocarburos que componen el crudo para obtener otras más pequeñas que puedan ser utilizadas y que son de mucho mayor valor. Este proceso se llama craqueo catalítico de hidrocarburos (FCC por su sigla en inglés), en el que una fracción del crudo se contacta con un catalizador. Éste consiste en una sustancia sólida que acelera las reacciones químicas permitiendo que sucedan en una escala de tiempo aprovechable.
De este proceso se obtienen gas licuado, gasolina, diésel, kerosén y una gran cantidad de otros productos.
"Que el catalizador sea el más adecuado para lo que uno quiere producir es crítico. Esto hace que la selección del catalizador idóneo sea un aspecto realmente central desde el punto de vista económico", indicó el Dr. Ulises Sedrán, profesor de la Facultad de Ingeniería Química (FIQ) e investigador del Instituto de Investigaciones en Catálisis y Petroquímica (Incape) dependiente de la Universidad Nacional del Litoral (UNL) y el Conicet.
La refinería
En la refinación de petróleo tiene lugar una serie de procesos físicos y químicos que transforman el crudo obtenido de los pozos petroleros en sustancias útiles y necesarias en distintos ámbitos, ya sea para el uso directo de las mismas, como la gasolina y el diésel, o la producción de otros productos.
El crudo se caracteriza por ser una mezcla de una gran variedad de hidrocarburos y algunos otros elementos -azufre, nitrógeno y metales pesados- que se encuentran en menor cantidad. Esta mezcla sumamente compleja no es útil si no se la procesa y se separan los hidrocarburos.
Al ingresar a la refinería el crudo atraviesa primero una serie de destilaciones que son procesos físicos que separan las sustancias más livianas de las más pesadas, según sus puntos de ebullición. Gran parte de estas últimas es la que llega al proceso de craqueo catalítico.
En ese proceso de craqueo participa un reactivo, que es una mezcla de hidrocarburos, y un catalizador. Esto ocurre en un reactor que es un tubo de unos 25 a 30 metros de alto y de 1 a 2 metros de diámetro. En la base, el reactivo caliente recibe al catalizador que se encuentra a muy alta temperatura (unos 700°C).
En las unidades típicas se procesan alrededor de 40 mil barriles por día y circulan aproximadamente 200 a 250 toneladas de catalizador.
El catalizador usado se compone de pequeñas partículas que cuando llegan a la parte superior del reactor están desactivadas porque se forma sobre ellas un recubrimiento de carbón. Entonces, se envían al regenerador donde son recicladas para volver a utilizarse en el mismo proceso.
Investigación
En el Incape, una de las tareas que se realizan es la evaluación de catalizadores y alimentaciones (nombre que recibe la mezcla de hidrocarburos que ingresa al reactor). Pero el problema es cómo recrear las condiciones de un proceso que mueve enormes volúmenes en un laboratorio. Es imposible de reproducir a escala real.
"Nosotros tenemos una versión mucho más pequeña del reactor: un simulador de Riser. Usamos 1 gramo de catalizador y menos de 0,2 mililitros de alimentación y llegamos a reproducir cercanamente -en términos ideales- las condiciones industriales", contó Sedrán y agregó: "Con este simulador, podemos evaluar catalizadores comerciales, alimentaciones comerciales, condiciones de procesos (como temperatura y relaciones catalizador-reactivo) de modo de optimizar el proceso".
También sirve para desarrollar procesos y ver qué cambio producir para que éstos funcionen mejor. Estos trabajos de investigación y desarrollo apuntan a optimizar el uso de un recurso escaso y sumamente necesario como es el petróleo.
"A partir del petróleo, se produce una cantidad inimaginable de productos que tienen alto consumo hoy en día y que nos hacen vivir mejor. Este hecho no debe ser ignorado, aunque sí debe reclamarse un mejor uso del petróleo", manifestó Sedrán.
Nuevas alternativas
También existen otras líneas de trabajo en el grupo, que estudian alimentaciones alternativas para el FCC. "Una de las más interesantes es el reciclado de plásticos. Los plásticos, una vez que se terminaron de usar van a la basura y pueden resistir muchísimo tiempo sin degradarse. El impacto sobre el ambiente es claro y reconocido, pero no por eso vamos a dejar de usar plásticos. Una alternativa es que una vez usados estos plásticos puedan introducirse en un Riser para obtener diversos productos", explicó Sedrán.
Otra alternativa de alimentación son los derivados de biomasa, es decir, residuos de origen vegetal que no tienen uso y se desechan. Si bien su impacto es menor porque son degradables, una alternativa es convertir estos residuos en bio-oil, que es un aceite de origen biológico y procesarlos en la refinería.
Finalmente existe otra opción, la más desarrollada desde el punto de vista tecnológico, que es el procesamiento de residuos petroleros. Éstas son sustancias que en general no tienen otro destino más que su combustión, sumamente pesadas y contaminantes. También éstas pueden ser procesadas en el FCC y, de hecho, actualmente se realiza.
"Todavía hay muchísimo por desarrollar en cada uno de estos aspectos. Por ello en este grupo de trabajo se generan muchos temas de investigación", concluyó Sedrán.
(C) Priscila Fernández - UNL - El Litoral
