Energía

Refinerías energéticas: opción ecológicamente viable

Las necesidades crecientes de energía en México, sobre todo en la producción de combustibles vehiculares y la generación eléctrica, hacen impostergable pensar en nuevos conceptos de integración de la infraestructura energética.

En este sentido, la opción de construir refinerías energéticas –es decir, complejos que procesarían petróleo crudo, producirían componentes para gasolinas de alto octanaje y combustibles residuales para la generación eléctrica, además de incluir la planta generadora en el mismo lugar– adquiere una nueva relevancia dentro de la planeación del sector energético.

Por falta de inversiones en los últimos años, México se ha vuelto un importador de volúmenes importantes de gasolinas y ha perdido casi todo su margen de reserva en generación eléctrica. En consecuencia, resulta urgente elaborar más gasolinas y agregar nueva capacidad de generación eléctrica.

Asimismo, conviene depender menos del gas natural en la generación eléctrica –ya que el rápido aumento en el consumo de gas en las nuevas plantas generadoras tipo ciclo combinado tiende a rebasar con creces el incremento de la producción nacional de ese combustible– y producir más insumos básicos para la petroquímica, a fin de reactivar esa industria.

Todas esas necesidades se podrán atender mediante la construcción de refinerías energéticas, como las que ha propuesto el ingeniero Felipe Ocampo Torrea, integrante del Grupo de Ingenieros Pemex Constitución de 1917, en diversos foros y publicaciones.

Esos complejos aprovecharían la materia prima que México tiene en abundancia –el crudo pesado tipo Maya– y permitirían al país lograr una mayor autosuficiencia energética, evitando importaciones cada vez más costosas de gas natural y gasolinas, energéticos en los cuales México se ha vuelto gravemente deficitario en los últimos años.

Dentro de este concepto de refinerías, se obtendrían fondos de torre de alto vacío (FTAV), que serían el insumo para la generación de electricidad.

El concepto de las refinerías energéticas es congruente con la idea de fomentar la integración de cadenas de procesos energéticos y químicos del país, apoyada por la Secretaría de Energía, a cargo del ingeniero Ernesto Martens, razón por la cual las autoridades de esa secretaría y de Petróleos Mexicanos (Pemex) analizan la factibilidad de la propuesta planteada por Ocampo Torrea como opción de desarrollo dentro de la política energética nacional.

Sin embargo, el uso de energéticos de alto contenido de azufre, como el crudo Maya, tiende a causar inquietudes ambientales. El propósito de este artículo es señalar cuáles son las tecnologías probadas para disminuir o eliminar la emisión de óxidos de azufre a la atmósfera en las refinerías energéticas, a fin de que éstas cumplan plenamente con las normas ambientales actualmente en vigor. Esas tecnologías básicamente son tres:

1) lavado de gases de chimenea,

2) generación de energía eléctrica en lechos fluidizados y

3) procesos de gasificación.

Lavado de gases de chimenea

El lavado de gases de chimenea es una tecnología ampliamente probada en todo el mundo. Existen varios licenciadores del proceso, que consiste básicamente en poner en contacto a los gases de combustión con una suspensión de piedra caliza en agua. La piedra caliza reacciona con el óxido de azufre de los gases de combustión, evitando su emisión a la atmósfera y convirtiéndose en sulfato de calcio (yeso). Este subproducto puede obtenerse en forma de suspensión o como sólido, dependiendo del proceso seleccionado.

El proceso elimina 90 por ciento de las emisiones de azufre a la atmósfera. Esto significaría que si hipotéticamente una central como la termoeléctrica de Manzanillo, que utiliza combustóleo de bajo azufre (2 por ciento) de importación, empleara los FTAV, obtenidos del crudo Maya, y se instalara un sistema de lavado de gases, potencialmente las emisiones podrían ser las equivalentes de un combustóleo de la cuarta parte (0.5 por ciento) de azufre que el denominado internacionalmente combustóleo de bajo azufre (2 por ciento).

La inversión para una planta de lavado de gases de chimenea sería del orden de 90 millones de dólares y los ahorros que se obtendrían en combustible serían de:

Los costos de operación dependen del precio de la piedra caliza y del uso que se le asigne al yeso, que es un subproducto de poco valor. Es, no obstante, un material adecuado para utilizarse en bases de caminos o, en caso extremo y con un valor negativo, como relleno de terrenos. En la mayoría de los casos, los costos anuales de caliza y de disposición del yeso (subproducto) son ligeramente superiores a 10 por ciento de la inversión. Los servicios auxiliares para la operación de este proceso también representan alrededor de 10 por ciento. Los otros costos, con excepción de la depreciación, son muy pequeños.

Generación de energía eléctrica en lechos fluidizados

El principio es el mismo que en el caso del lavado de gases de chimenea, es decir, los óxidos de azufre provenientes de la combustión se ponen en contacto con piedra caliza con la que reaccionan y se fijan formando sulfato de calcio.

La diferencia es que la combustión se efectúa en un «lecho» de piedra caliza pulverizada. La eliminación de óxidos de azufre es superior a 95 por ciento. El calor generado por la combustión es aprovechado para generar vapor, que es convertido en energía eléctrica en una turbina. En resumen, podríamos decir que se trata de una termoeléctrica normal, en la que la caldera es sustituida por un recipiente en el que se efectúa la combustión y que está lleno de polvo de piedra caliza.

Este tipo de plantas de generación eléctrica es ampliamente utilizado en todo el mundo y en México Cementos Mexicanos (Cemex) construye una de ellas en Tamuin, San Luis Potosí, con tecnología de Alstom. El combustible para esta unidad será coque de petróleo con un contenido de azufre mayor que el de los FTAV y las emisiones cumplirán con los límites establecidos por las normas ambientales.

Gasificación

En este tipo de procesos, cualquier combustible fósil –sólido, liquido o gaseoso– se convierte en gas mediante la reacción del mismo con oxígeno a altas temperaturas. El gas generado es de un valor calorífico de aproximadamente la tercera parte que el gas natural, es decir, 350 millones de Btus por pie cúbico, en vez de mil Btus por pie cúbico del gas natural.

Las emisiones de óxidos de azufre a la atmósfera son eliminadas en su totalidad, ya que el gas producido no contiene azufre. El azufre presente en el combustible es eliminado de los gases y recuperado como azufre elemental.

El gas generado puede ser utilizado en turbinas de ciclo combinado y el proceso de gasificación genera vapor que también puede ser utilizado para turbinas de generación.

De acuerdo con la propuesta aquí presentada, en una refinería con capacidad para procesar 150 mil barriles por día (b/d) de crudo Maya, se obtendrían 59 mil 750 b/d de FTAV, que permitirían generar un mínimo de mil 800 megavatios de energía eléctrica.

La principal desventaja de este proceso –que de hecho es «más limpio» que el de ciclo combinado con gas natural– es que las inversiones para plantas de gasificación son altas. La inversión en una planta de gasificación de 59 mil 750 b/d de FTAV es del orden de mil millones de dólares.

Los costos de esta planta no han sido profusamente divulgados, pero se obtuvieron ahorros considerables en la inversión de acuerdo con los datos hasta ahora publicados. Este proceso tiene un amplio porvenir sobre todo en zonas muy sensibles a la contaminación atmosférica.

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