Proceso Fischer-Tropsch

Datos actualizados a octubre de 2007

El gasoil obtenido mediante el proceso Fischer-Tropsch (abreviado FT) tiene las ventajas de apenas contener azufre (con lo cual respeta de forma natural las duras reglamentaciones en vigor en Europa) y tener un alto índice de cetano, gracias a su bajo contenido en aromáticos. Por ello, es un combustible con fácil salida al mercado.

Sin embargo, tanto el gasoil como la gasolina y los otros productos FT pueden obtenerse de forma más sencilla y barata mediante el refino de petróleo. Las plantas FT son caras de construir y presentan toda una serie de problemas medioambientales. Su uso se justifica sólo si el petróleo es particularmente caro o escaso y se dispone de una fuente alternativa de hidrocarburos barata o cercana, por ejemplo: carbón, gas natural, desechos vegetales o residuos pesados de refinerías.

La producción de gasolina y gasoil a partir de carbón vía el proceso FT sería positiva desde el punto de vista de la independencia energética para los países que disponen de carbón y no de petróleo, pero sería negativa en cuanto al impacto sobre el cambio climático. La emisión total de CO₂ para el combustible obtenido de carbón vía FT es aproximadamente dos veces superior a la del mismo tipo de combustible obtenido mediante refino de petróleo. El CO₂ no es emitido en la reacción de FT en sí misma sino en la etapa previa de gasificación y en la posterior combustión del gas de síntesis no convertido. Si bien el proceso de gasificación teóricamente permite la captura y secuestro del CO₂, a día de hoy (2006) aún no existe ninguna planta de gasificación a escala industrial que incluya esta opción. Sólo si se utiliza biomasa como materia prima puede el proceso FT alcanzar un nivel de emisiones de gases de efecto invernadero comparables o incluso inferiores a las del petróleo.

El proceso FT no es la única vía para convertir carbón en combustibles líquidos. La alternativa principal es la licuefacción directa del carbón, que sufre de más o menos las mismas desventajas que la vía FT.

En cuanto al FT a partir de gas natural, sólo es rentable económicamente si algún obstáculo impide la comercialización directa del gas. Ello ocurre por ejemplo en yacimientos pequeños situados lejos de los terminales de licuefacción.

El proceso Fischer-Tropsch (abreviado FT) fue patentado por los alemanes Franz Fischer y Hans Tropsch en 1925, llevado a escala piloto por vez primera por Ruhrchemie AG en 1934 e industrializado en 1936. Experimentó gran auge en la Alemania nazi porque el estallido de la Segunda Guerra Mundial volvió difícil el acceso a fuentes exteriores de petróleo mientras que el país producía mucho carbón, convertible en gas de síntesis mediante el proceso de gasificación. El proceso FT tenía un serio competidor en la licuefacción directa del carbón, impulsada por IG Farben, que se desarrolló aún más deprisa. A principios de 1944 el Reich producía a partir de carbón unos 124.000 barriles/día de combustibles, que suponían más del 90% del keroseno de aviación y más del 50% del combustible total del país.[1] Esta producción provenía sobre todo de 18 plantas de licuefacción directa pero también de 9 pequeñas plantas FT, que aportaban unos 14.000 barriles/día.

Japón también hizo un gran esfuerzo por producir carburantes a partir del carbón. La vía principal elegida por Japón fue la carbonización a baja temperatura, proceso poco eficiente pero simple. No obstante, la empresa Mitsui compró una licencia del proceso FT a Ruhrchemie y construyó tres plantas en Miike, Amagasaki y Takikawa, que nunca alcanzaron su capacidad nominal debido a problemas de diseño. En 1944 Japón produjo 114.000 toneladas de combustible a partir del carbón, pero solo 18.000 de ellas provinieron de las plantas FT.

Entre 1944 y 1945 las plantas alemanas y japonesas fueron muy dañadas por los bombardeos aliados y la mayoría fueron desmanteladas después de la guerra. Los científicos alemanes que habían trabajado en el proceso FT fueron capturados por los americanos y siete de ellos enviados a trabajar en EE. UU. en el marco de la Operación Paperclip. El programa estadounidense sobre la síntesis FT fue a su vez abandonado en 1953.

A partir de los años 1950 la tecnología FT renació en la Sudáfrica del apartheid que, para hacer frente a un embargo internacional de petróleo, recurrió a sus grandes reservas de carbón. La empresa South African Synthetic Oil Ltd. (Sasol) fue fundada con el objetivo exclusivo de producir hidrocarburos líquidos a partir del carbón. Sasol desarrolló sus propios procesos y construyó un gran complejo FT en Sasolburg (Sasol 1) en 1955. Dado el éxito de esta planta, a principios de los años 1980 otras dos plantas (Sasol 2 y Sasol 3) fueron inauguradas en Secunda. Hoy día (datos de 2003) Sasol produce el 41% de los combustibles de automoción consumidos en Sudáfrica.

Las crisis del petróleo de 1973 y 1980 empujaron a algunos países y empresas occidentales a investigar de nuevo las fuentes alternativas de combustibles líquidos. Shell fue la que llevó más lejos el desarrollo, construyendo a principios de los 1990 una planta FT en Bintulu (Malasia) basada en su propio proceso. En este caso el gas de síntesis no proviene de carbón sino del reformado de gas natural por lo que se habla de Gas-to-Liquids, para distinguirlo del Coal-to-Liquids practicado en Alemania y Sudáfrica.

En general los años 1990 fueron una era de petróleo barato que frenó la mayoría de los desarrollos en fuentes alternativas al petróleo, entre ellos la síntesis FT. Al aumentar el precio del petróleo a partir de 2000, el interés ha renacido una vez más y numerosas empresas anuncian nuevos desarrollos o proyectos industriales. El más avanzado es el proyecto Gas-to-Liquids "Oryx" en Catar, basado en la tecnología FT de Sasol, cuyo arranque está previsto para el verano de 2006.

• Syntroleum (Estados Unidos)
• Rentech (Estados Unidos)
• Axens (Francia)
• Davy (Reino Unido)
• Choren Archivado el 1 de diciembre de 2005 en Wayback Machine. (Alemania)
• ICC (China)
• Statoil (Noruega)
• ExxonMobil (Estados Unidos)

• Fischer-Tropsch.org, base de documentos desde 1920 hasta la actualidad (en inglés)

• Mateos Quiroga, Daniel y otros (Junio de 2006). «Nuevas tecnologías y productos basados en el gas de síntesis». Cuadernos de Energía (nº13).
• Li, Yong Wang: "Clean Diesel Production from Coal Based Syngas via Fischer-Tropsch Synthesis: Technology Status and Demands in China", ponencia presentada en la International Pittsburgh Coal Conference, 2004.
• Williams, Robert H. (Diciembre de 2003). «A comparison of direct and indirect liquefaction technologies for making fluid fuels from coal». Energy for Sustainable Development. volumen VII (nº 4).
• Spath, P.L. y Dayton, D.C.: Preliminary Screening — Technical and Economic Assessment of Synthesis Gas to Fuels and Chemicals with Emphasis on the Potential for Biomass-Derived Syngas, informe del National Renewable Energy Laboratory (EE. UU.). Diciembre de 2003.
• Pérez de Berti, Ignacio Omar (marzo de 2014). Preparación y caracterización de catalizadores semi-modelo de Fischer-Tropsch utilizando nanopartículas presintetizadas. p. 214. Consultado el 4 de julio de 2014.

Artículos sobre historia:

• Stranges, Anthony N.: "Germany’s Synthetic Fuel Industry 1927-45", ponencia presentada en la AIChE 2003 Spring National Meeting, 2003.
• Stranges, Anthony N.: "Synthetic Fuel Production in Prewar and World War II Japan: A Case Study in Technological Failure", ponencia presentada en la AIChE 2003 Spring National Meeting, 2003.