Proceso Fischer-Tropsch para niños

El proceso Fischer-Tropsch es una forma especial de crear combustibles líquidos, como la gasolina, el queroseno (para aviones) y el gasóleo, a partir de un gas llamado "gas de síntesis". Este gas se compone principalmente de monóxido de carbono (CO) e hidrógeno (H₂).

Este proceso fue inventado por dos científicos alemanes, Franz Fischer y Hans Tropsch, en el año 1925. Para empezar, se calienta carbón con vapor de agua a temperaturas muy altas (unos 1100 grados Celsius). Esto produce el gas de síntesis. Luego, en una segunda etapa, este gas se transforma en una mezcla de parafinas y olefinas (tipos de hidrocarburos) usando catalizadores (sustancias que aceleran las reacciones) como hierro o cobalto. Esta parte se hace a temperaturas más bajas (entre 177 y 377 grados Celsius) pero con mucha presión, ¡hasta 40 veces la presión normal del aire!

Gasóleo sintético obtenido mediante el proceso Fischer-Tropsch junto al obtenido de forma convencional

¿Cómo funciona el proceso Fischer-Tropsch?

Reacciones químicas principales

Las reacciones más importantes en el proceso Fischer-Tropsch son las que forman parafinas y olefinas.

• Parafinas:

<chem>nCO + (2n + 1)H2 <=> C_{n}H_{2n + 2} {+} nH2O </chem>

• Olefinas:

<chem>nCO + 2nH2 <=> C_{n}H_{2n } {+} nH2O </chem>

Estas reacciones liberan mucho calor. Esto significa que son "exotérmicas".

Reacciones secundarias

A veces, ocurren otras reacciones que no son el objetivo principal del proceso. Por ejemplo, se puede formar metano, que es un gas. También puede depositarse carbono sólido.

Para que el proceso funcione bien, se necesita una presión alta (entre 20 y 30 veces la presión normal) y una temperatura de entre 200 y 350 grados Celsius. Si la temperatura es demasiado alta (más de 400 grados Celsius), se forma demasiado metano.

¿Cómo se forman los productos?

Las reacciones de Fischer-Tropsch son como una especie de "construcción" de moléculas más grandes. Esto se llama polimerización. Hay cinco pasos principales:

1. El monóxido de carbono (CO) se pega a la superficie del catalizador.
2. Se inicia la construcción de la cadena.
3. La cadena crece añadiendo más CO e hidrógeno y liberando agua.
4. La cadena deja de crecer.
5. El producto se separa del catalizador.

La velocidad a la que ocurre la reacción depende de qué tan rápido se construyen las cadenas.

Productos que se obtienen

El proceso Fischer-Tropsch produce una mezcla de muchos tipos de hidrocarburos. Estos van desde gases hasta ceras, pasando por gasolina, queroseno y gasóleo. El tipo y la cantidad de cada producto dependen del reactor y del catalizador que se usen. Por ejemplo, los procesos que trabajan a alta temperatura suelen producir más gasolina, mientras que los de baja temperatura producen más gasóleo.

Después de obtener estos productos, a menudo necesitan un tratamiento adicional para que cumplan con los estándares de calidad que se exigen en el mercado.

Tipos de reactores

A lo largo de la historia, se han usado diferentes tipos de reactores industriales para llevar a cabo las reacciones Fischer-Tropsch:

• Reactor tubular de lecho fijo: Un tipo de reactor que opera a temperaturas y presiones específicas.
• Reactor de lecho circulante: Opera a temperaturas más altas y produce principalmente gasolina.
• Reactor de lecho fluidizado: Similar al anterior, pero más pequeño para la misma capacidad.
• Reactor "slurry": En este, el catalizador está mezclado en un líquido. Suelen trabajar a baja temperatura para producir productos más pesados.

Plantas Fischer-Tropsch en el mundo

Varias empresas y países han utilizado o están utilizando el proceso Fischer-Tropsch para producir combustibles. Aquí tienes algunos ejemplos:

Datos actualizados a octubre de 2007

¿Para qué sirve el proceso Fischer-Tropsch?

El gasóleo que se obtiene con el proceso Fischer-Tropsch tiene algunas ventajas. Por ejemplo, casi no contiene azufre, lo que es bueno para el medio ambiente y cumple con las normas de contaminación. También tiene un alto "índice de cetano", lo que significa que es un buen combustible para motores diésel.

Sin embargo, producir estos combustibles con el proceso Fischer-Tropsch es más caro que obtenerlos del petróleo de forma tradicional. Las plantas para este proceso son costosas de construir y pueden generar algunos desafíos ambientales. Por eso, este proceso se usa principalmente cuando el petróleo es muy caro o difícil de conseguir, y hay otras fuentes de energía baratas y cercanas, como el carbón, el gas natural o incluso residuos de plantas.

Producir combustible a partir de carbón usando este proceso podría ayudar a los países que tienen mucho carbón pero poco petróleo a ser más independientes en energía. Pero también podría aumentar las emisiones de dióxido de carbono (CO₂), que contribuyen al cambio climático. La buena noticia es que si se usa biomasa (material de plantas y animales) como materia prima, las emisiones de gases que afectan el clima pueden ser similares o incluso menores que las del petróleo.

Historia del proceso Fischer-Tropsch

El proceso Fischer-Tropsch fue patentado en 1925 y se empezó a usar a nivel industrial en 1936. Tuvo un gran desarrollo en Alemania durante la Segunda Guerra Mundial. En ese momento, era difícil conseguir petróleo de otros países, pero Alemania tenía mucho carbón. Así, podían convertir el carbón en combustible. A principios de 1944, Alemania producía una gran parte de su combustible a partir del carbón.

Japón también intentó producir combustible a partir del carbón. Aunque usaron un método diferente, también construyeron algunas plantas Fischer-Tropsch.

Después de la guerra, la mayoría de estas plantas fueron desmanteladas. Sin embargo, en la década de 1950, la tecnología Fischer-Tropsch resurgió en Sudáfrica. Este país tenía grandes reservas de carbón y necesitaba producir sus propios combustibles debido a un embargo internacional de petróleo. La empresa Sasol se fundó con este objetivo y construyó grandes complejos industriales. Hoy en día, Sasol produce una parte importante de los combustibles que se usan en Sudáfrica.

Las crisis del petróleo en los años 70 y 80 hicieron que algunos países volvieran a interesarse en formas alternativas de producir combustibles. Shell, por ejemplo, construyó una planta en Malasia a principios de los 90 que usaba gas natural en lugar de carbón para el proceso. A esto se le llama "Gas-to-Liquids" (GTL), para diferenciarlo del "Coal-to-Liquids" (CTL) que usa carbón.

En los años 90, el petróleo era barato, lo que hizo que el interés en estas tecnologías disminuyera. Pero a partir del año 2000, con el aumento del precio del petróleo, el interés ha vuelto a crecer, y se están desarrollando nuevos proyectos.

Otras empresas que investigan el proceso Fischer-Tropsch

Algunas empresas que también trabajan en la investigación y desarrollo de este proceso son:

• Axens (Francia)
• Statoil (Noruega)
• ExxonMobil (Estados Unidos)

Galería de imágenes

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  Gasóleo sintético obtenido mediante el proceso Fischer-Tropsch junto al obtenido de forma convencional

Véase también

En inglés: Fischer–Tropsch process Facts for Kids