Fischer Tropsch: combustible sólido para combustible líquido

El proceso Fischer Tropsch: combustible sintético

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El proceso de Fischer Tropsch es un proceso de licuefacción bastante complejo para combustible sólido o gaseoso. En otras palabras, permite obtener un combustible líquido a partir de un combustible sólido o un gas.

El interés del proceso de licuefacción es obvio, aquí están sus 2 argumentos principales:

- un combustible líquido generalmente presenta un valor calorífico más interesante, es decir que la misma energía química potencial tomará un volumen mucho menor cuando el combustible está en forma líquida que en forma sólida e incluso más para el gas. Esto permite un almacenamiento y transporte más fáciles.
Ejemplo: para la misma energía almacenada, los pellets de madera toman aproximadamente 3,5 veces más volumen que el fuel oil.

, un combustible líquido es generalmente mucho más fácil de "encender" y permite una regulación mucho más fácil de la potencia. Este puede ser un criterio fundamental en algunos campos de energía, como el transporte, por ejemplo.

El proceso Fischer-Tropsch (según Wikipedia)

El proceso Fischer-Tropsch es una reacción química que cataliza el monóxido de carbono y el hidrógeno para convertirlos en hidrocarburos. Los catalizadores más comunes son el hierro o el cobalto.

El interés de la conversión es producir combustible líquido sintético, Syncrude, a partir de carbón, madera o gas. La conversión Fischer-Tropsch es un proceso muy eficiente en términos de rendimiento, pero que requiere inversiones muy importantes, lo que lo hace económicamente vulnerable a las fluctuaciones a la baja en el precio del barril de petróleo. Además, la etapa de producción del gas de síntesis (la mezcla de H2 y CO) tiene un rendimiento bastante pobre, lo que penaliza el rendimiento global del proceso.

Reacción de Fischer-Tropsch

El proceso Fischer-Tropsch descubierto por sus dos inventores es el siguiente:

CH4 + 1 / 2O2 -> 2H2 + CO

(2n + 1) H2 + nCO -> CnH (2n + 2) + nH2O

La mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno se llama gas de síntesis o gas de síntesis. La producción resultante (crudo sintético o sincrudo) se refina para obtener el combustible sintético deseado.

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Origen e historia de este proceso (según Wikipedia)

La invención del proceso de Fischer Tropsch data de 1925 y se atribuye a dos investigadores alemanes, Franz Fischer y Hans Tropsch, que trabajan para el Kaiser Wilhelm Institut (Alemania). Este proceso se basa en la reducción catalítica de óxidos de carbono por hidrógeno para convertirlos en hidrocarburos. Su interés es producir, a partir del carbón o del gas, un petróleo sintético (sincrude) que luego se refina para proporcionar combustible líquido sintético (sinfuel).

Origen alemán: 124 barriles sintéticos por día en 000 ...

Este proceso fue desarrollado y explotado por Alemania, pobre en petróleo y en colonias petroleras, pero rica en carbón para producir combustible líquido, que fue ampliamente utilizado por alemanes y japoneses durante la Segunda Guerra Mundial. Así, Ruhrchemie AGS creó la primera planta piloto en 1934 y se industrializó en 1936.

A principios de 1944, el Reich estaba produciendo unos 124 barriles / día de combustible a partir de carbón, lo que representaba más del 000% de sus necesidades de combustible de aviación y más del 90% de las necesidades totales de combustible del país.

El combustible obtenido era todavía de menor calidad (y sobre todo consistencia) que el combustible de origen petrolero, por lo que los ingenieros recurrieron a la inyección de agua para compensar índices de octanaje bastante bajos. Más información: inyección de agua en el Messerschmitt.

Esta producción provino de plantas de licuefacción directa 18, pero también de plantas pequeñas de FT 9, que produjeron algunos barriles 14 000 / día.

... pero también en Japón

Japón también ha tratado de producir combustibles a partir de carbón, la producción se realizó principalmente a través de la carbonización a baja temperatura, un proceso que no es muy eficiente pero simple.

Sin embargo, la empresa Mitsui compró una licencia del proceso Fischer Tropsch de Ruhrchemie para construir tres fábricas en Miike, Amagasaki y Takikawa, que nunca alcanzaron sus capacidades nominales debido a problemas de diseño.

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En la década de 1944, Japón produjo 114 toneladas de combustible a partir de carbón, pero solo 000 de estas se fabricaron mediante el proceso FT. Entre 18.000 y 1944, las fábricas alemanas y japonesas sufrieron graves daños por los bombardeos aliados y la mayoría fueron desmanteladas después de la guerra.

Abandono de la tecnología después de la guerra, excepto en Sudáfrica.

Los científicos alemanes que habían desarrollado el proceso FT fueron capturados por los estadounidenses y siete de ellos enviados a los Estados Unidos como parte de la Operación Paperclip. Sin embargo, después de la estructuración del mercado petrolero y la fuerte caída de los precios, Estados Unidos abandonó la investigación y el proceso Fischer-Tropsch cayó en desuso.

Durante la década de 1950, sin embargo, recuperó el interés en Sudáfrica: este país, con abundantes recursos de carbón, construyó minas altamente mecanizadas (Sasol) que abastecen unidades CTL, cuya producción se basa en dos síntesis distintas de Fischer Tropsch:
- Proceso Arge (desarrollado por Ruhrchemie-Lurgi) para la producción de hidrocarburos de alto punto de ebullición, como gasóleo y ceras.
- Proceso Synthol para la producción de hidrocarburos con menor punto de ebullición, como gasolina, acetona y alcoholes.

La producción fue suficiente para el suministro de combustibles para carreteras.

Siempre usado hoy

En 2006, estas unidades cubrieron alrededor de un tercio de las necesidades de Sudáfrica, y la empresa Sasol se ha convertido en uno de los especialistas mundiales en este campo.

Después del primer shock petrolero de 1973, que provocó el aumento en el precio del petróleo crudo, varias compañías e investigadores trataron de mejorar el proceso básico de Fischer-Tropsch, que dio origen a una amplia variedad de procesos similares. , agrupados bajo la síntesis Fischer-Tropsch o el componente químico Fischer-Tropsch.

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Un B-52 que vuela en los EE. UU.

Por tanto, desde la década de 2000, el proceso ha recuperado el interés económico. Así, el Departamento de Defensa estadounidense recomendó en septiembre de 2005 el desarrollo de una industria petrolera basada en la explotación de los recursos energéticos de los Estados Unidos en carbón para producir combustible mediante el proceso Fischer-Tropsch y, por lo tanto, no depender de recursos naturales externos para sus propias necesidades.

Desde 2006, un B52 de la Fuerza Aérea de EE. UU. Ha estado realizando pruebas con combustible Fischer-Tropsch, 50% mezclado o puro. Por ahora, es un éxito que permitirá al ejército estadounidense recuperar la independencia estratégica para su combustible militar.

Aplicaciones economicas y sostenibles

El hecho de licuar carbón o gas no cambia nada, o no mucho, al efecto invernadero y al agotamiento de los recursos fósiles, sí; Tarde o temprano se liberará carbono a la atmósfera y el recurso natural utilizado no es renovable.

Es bastante diferente usar el proceso Fischer-Tropsch de biomasa, biogás o incluso desechos industriales orgánicos.

Así, el principio general de la reacción de Fischer-Tropsch se ha diversificado mucho desde el principio, y ha dado lugar a procesos y nombres más genéricos, como CtL (Coal to Liquids), GtL (Gas to Liquids) pero sobre todo BtL (Biomasa a Líquidos). Este último sector es el de especial interés para la econología.

Muchas organizaciones, incluida CEA, están trabajando actualmente para mejorar los procesos de conversión, ya que la eficiencia energética general de esta tecnología también es un punto débil.

Ejemplo, licuefacción de residuos industriales por una empresa alemana (retransmitido en Autoplus en noviembre de 2005):

Fischer Tropsch en Autoplus

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