Sol, agua y aire para ecocombustibles cero carbono

Autores: Vicente Cortés, Catedrático de Ingeniería Química y Presidente de INERCO Corporación, y Benito Navarrete, Catedrático de Escuela Universitaria, E. T. S. de Ingeniería de Sevilla.

¿Cuáles son las herramientas de la descarbonización?

La transición energética hacia la descarbonización requiere el uso apropiado de un conjunto de herramientas, cuyo empleo de forma directa o por combinaciones de ellas, debe hacerse:

• Sin condicionamientos tecnológicos apriorísticos
• De forma inteligente, para obtener prestaciones acordes con las necesidades de los sectores a costes razonables
• Mediante tecnologías:
  • Suficientemente asentadas y asequibles para el uso por parte de los usuarios, sean domésticos o industriales.
  • Que no requieran de forma inmediata nuevas infraestructuras indispensables, cuyo despliegue esté condicionado por factores externos a los usuarios.

¿Qué son los ecocombustibles?

Los ecocombustibles son combustibles líquidos bajos en carbono, e incluso neutros en carbono[1], que provienen de materias primas alternativas al petróleo.

Los ecocombustibles son mayoritariamente el resultado de la combinación apropiada de renovables para electricidad, hidrógeno y CO₂ capturado de biomasa y/o de fósiles, y en el futuro de aire atmosférico.

¿Por qué son esenciales los ecocombustibles?

Los ecocombustibles son esenciales, ya que pueden sustituir perfectamente a los combustibles de origen fósil, especialmente en transporte ligero, aviación e incluso transporte pesado por carretera, con huella de carbono muy pequeña e incluso nula.

Y ello porque:

• Tienen idénticas propiedades que los fósiles.
• Poseen densidades energéticas muy elevadas.
• No requieren cambios en motorizaciones (drop-in fuels).
• Se emplean infraestructuras existentes para transporte, distribución, almacenamiento y suministro.

¿Cuál es la huella de carbono de los ecocombustibles?

En función del origen de:

• La electricidad, total o parcialmente renovable.
• El hidrógeno, renovable o bajo en carbono.
• El CO₂ de origen fósil, de biomasa o incluso del aire.

El empleo del ecocombustible tendrá asociadas unas emisiones de CO₂ y será englobado en una de las categorías de combustibles que contempla la Directiva de Renovables REDII y su revisión.

¿Cuáles son las categorías de combustibles incluidas en la Directiva de Renovables en revisión y que son de interés para los ecocombustibles?

Tenemos las siguientes:

• Combustibles renovables (RF) que incluye entre otros los denominados de origen no biológico (RFNBO). Su contenido energético tiene que proceder de fuentes renovables distintas de la biomasa.
• Combustibles de carbono reciclado (RCF) que proceden, entre otras fuentes, de gases no renovables de procesos industriales.

Son ejemplos de RFNBO

• El hidrógeno y el amoníaco renovables.
• Ecocombustibles, obtenidos mediante reacción de hidrógeno renovable con CO₂ del aire.
• Ecocombustibles que ponen en juego vías en desarrollo, como por ejemplo la co-electrolisis a alta temperatura de agua y CO₂ renovable, basada en óxido sólido (SOE). La tecnología produce directamente gas de síntesis y presenta múltiples ventajas en términos de eficiencia (superiores al 85%) y versatilidad de operación, aunque requiere de una fuente de calor externa para la generación de vapor.

Son ejemplos de RCF:

• Productos obtenidos por reacción de hidrógeno renovable o bajo en carbono con CO₂, por ejemplo, de la combustión de biomasa o de gas natural.

¿Qué son los ciclos de carbono sostenibles y cómo afectan a los ecocombustibles? [2]

La Comisión Europea considera que es preciso primero incentivar y luego exigir la aplicación de tecnologías para capturar y reciclar carbono, a fin de utilizarlo como materia prima para producir combustibles sintéticos sostenibles, plásticos, productos químicos y materiales avanzados. Se trata de transformar el CO₂ de “residuo” en recurso.

El carbono puede proceder de corrientes residuales, de biomasa sostenible o directamente de la atmósfera para ir sustituyendo progresivamente al de origen fósil. La pretensión es que en 2030 al menos el 20% del carbono empleado en fabricación de productos químicos y plásticos proceda de fuentes no fósiles y sostenibles.

Es imprescindible que tanto para el CO₂ como para el hidrógeno se pongan en práctica mecanismos de certificación (garantías de origen) que aseguren la huella de carbono de ambos productos. Para el hidrógeno el proceso está bastante más avanzado que para el carbono, en relación con el que se anuncian acciones antes de final del año 2022, habiéndose hecho públicos los primeros documentos a principios de febrero.

 ¿Tiene sentido centrar los esfuerzos exclusivamente en la electrificación del transporte obviando los ecocombustibles?

El profundo cambio tecnológico que conlleva la electrificación del transporte ligero e indirectamente el pesado supone una enorme destrucción directa de capital en infraestructuras existentes de producción y distribución de vehículos y combustibles, que pasan a ser inútiles.

Efectivamente, las industrias del refino y la del automóvil han realizado enormes inversiones para producir y utilizar combustibles acordes con normativas progresivamente más exigentes en cuanto emisiones de derivados de azufre y de nitrógeno, monóxido de carbono, partículas y CO₂.

No obstante, hay otro argumento adicional. Entre las razones para promover el empleo de renovables está obviamente la sostenibilidad y la búsqueda de la neutralidad de emisiones, pero mantener la seguridad del suministro es un factor de primordial importancia.

No parece una decisión especialmente acertada impulsar por vía regulatoria un cambio tecnológico profundo sin dar cabida a otras opciones. Especialmente si traslada la inseguridad de suministro de la energía primaria a las materias primas para la fabricación de sistemas de almacenamiento de electricidad indispensables para la movilidad.

¿Cuál podría ser una hoja de ruta razonable para el despliegue de los ecocombustibles?

1. Avanzar decididamente por la ruta de los ecocombustibles en particular por el proceso Fischer-Tropsch, piedra angular de mucha de las rutas, en paralelo con el desarrollo de vías muy eficientes de obtención de gas de síntesis, como por ejemplo, las que recurren a electrolizadores de óxido sólido.
2. Poniendo en práctica el recurso a:

• Hidrógeno progresivamente más bajo en carbono (de diferentes procedencias: captura en refinería, nuclear, electricidad de la red), para terminar con hidrógeno verde.
• CO₂ progresivamente más “renovable” recurriendo a transformación de biomasa.

Y en el proceso es esperable que la captura de CO₂ del aire reduzca drásticamente su huella de carbono y sus elevados costes, en cuyo momento tendremos unos ecocombustibles que necesitan para su fabricación exclusivamente sol, agua y aire.

[1] Para neutralidad en carbono, el CO₂ ha de ser biogénico o del aire, entre otros factores

[2] https://ec.europa.eu/clima/eu-action/forests-and-agriculture/sustainable-carbon-cycles_es