Las refinerías del futuro

Por mucho que nos cueste admitir, el petróleo es la materia prima más esencial para el ser humano hoy en día. Dado que no solo aporta energía, sino que es la base de muchos productos esenciales para la vida cotidiana. Hace varios años escribí un artículo donde ponía en valor la resiliencia de las refinerías, exponiendo el caso de una refinería cercana como es Petronor (Grupo Repsol).

Petronor, S.A., desde su creación en 1968, ha ido encadenando sucesivas adaptaciones para evolucionar con los requerimientos del mercado. Tal es el caso, que el objeto principal de su nacimiento fue suministrar fuel oil a las plantas de generación eléctrica, llegando a acaparar más de la mitad de su producción. No obstante, cuando se democratizó el uso del vehículo ligero, dicha misión se fue transformando para cubrir la necesidad creciente de combustibles líquidos ligeros.

En el año 2000 la refinería incluyó otro proceso pionero a nivel nacional, en este caso, para la eliminación del plomo tetraetilo de las gasolinas, siendo este último muy relevante, tal es así, que hoy en día aún se utiliza como expresión “gasolina sin plomo”.

La compañía presidida por Emiliano López Atxurra ha navegado periodos donde la gasolina ha sido predominante en los motores de combustión interna, así como, épocas más recientes donde el mercado se ha “dieselizado”. Por todo ello, la bautizó como la compañía en eterno movimiento. Parece que sus múltiples salidas de la zona de confort parecen no acabarse por ahora.

La gran metamorfosis de las refinerías

Por lo que, ¿Qué podemos esperar de las refinerías en el futuro?

Evidentemente, las refinerías deberán protagonizar un proceso de metamorfosis digno de la novela de Franz Kafka. El motivo dudo que se le escape a ningún lector, el crecimiento de la población y el aumento del consumo asociado a un mayor nivel de vida han provocado un aumento de las emisiones antropogénicas de dióxido de carbono (CO₂) que no pueden ser absorbidas por los ciclos geológicos y biológicos naturales del carbono.

Como podéis apreciar en la siguiente infografía, una refinería en la actualidad depende casi exclusivamente del crudo de petróleo para sacar una variedad de productos. Principalmente, los producto logrados están destinados a satisfacer las demandas relacionadas de las distintas modalidades de transporte, ya sean, terrestre, aéreo o marítimo.

Aunque históricamente la proporción de productos químicos derivados del petróleo ha sido bajo, en comparación con el volumen de combustibles líquidos destinados al transporte, es muy probable, que con el paso del tiempo las refinerías vuelvan a adaptar su producto a las necesidades de la sociedad, desplazándose más hacia los productos petroquímicos. Esta migración tendrá un gran efecto sobre el medio ambiente, porque en el esquema de hoy en día, la mayoría de los átomos de carbono que ingresan a una refinería en la actualidad terminarán emitiéndose como CO₂, debido a la combustión del producto.

Volviendo al ejemplo de Petronor, la compañía está migrando hacia una refinería baja en carbono. Donde las corrientes de entrada a la planta sean de una naturaleza diferente, no solo centrándose en crudo de petróleo que llega por vía marítima a través del Puerto de Bilbao, sino que se diversifique hacia residuos de plásticos, biomasa, aceites reciclados, biogás y mucha energía renovable.

Gestores del CO2

Personalmente, veo muy plausible que las refinerías acaben centralizando la gestión del CO₂ de las regiones adyacentes. Es decir, conectándose mediante gaseoductos con las principales industrias intensivas en emisiones, y alcanzando acuerdos de devolución de dióxido de carbono. De esa manera, las refinerías puedan asegurarse parte de sus necesidades basales, a la par que se vuelven a ubicar en el centro como plantas imprescindibles para la sociedad. Por que quien crea que en 2050 habremos dejado de emitir CO₂ a la atmósfera está muy equivocado.

Tras completar la transición energética, el CO₂ permitiría ampliar el abanico de procesos químicos que se lleven a cabo en las refinerías. La línea de proceso verde muestra la ruta principal del proceso para convertir CO₂ en combustibles de hidrocarburos sostenibles. Las líneas discontinuas indican que la conversión de biomasa y desechos plásticos puede producir CO₂ que se puede utilizar en el tren de combustibles. Las moléculas funcionales son, por ejemplo, aromáticos, oxigenados, aminas. Al fin al cabo, la siguiente infografía no dista mucho de la anterior, simplemente, se profundiza un poco, sacando a relucir la importancia de la ingeniería y de la química en el futuro de la sociedad.

Acrónimos: CCU, captura y utilización de carbono; isom, isomerización; MTH, metanol a hidrocarburos; FTS, síntesis de Fischer-Tropsch; HC, hidrocraqueo; HDO, hidrodesoxigenación.

Sin embargo, para que la transformación arriba descrita pueda efectuarse. ¿Cuáles son las condiciones de contorno que deberían cumplirse?

Pues, aunque pueda parecer contraintuitivo, para la supervivencia de las refinerías en el largo plazo es necesario que las energías renovables se desplieguen de manera masiva.

Dado que en un escenario donde la producción de combustibles líquidos se lleve a cabo de manera sostenible, la generación de energía renovable debe ser inmensa. Principalmente, cuanto más sofisticada se hace una refinería más hidrogeno consume. En los últimos 50 años, el consumo de hidrógeno por tonelada de crudo de petróleo ha pasado de 2 kg H₂ en 1970 a superar los 8 kg H₂ por cada T de crudo tratado dentro de las refinerías en 2020.

El papel del hidrógeno

En el caso de España, de las 500.000 toneladas de hidrógeno anuales que se consumen, más del 70% provienen de las refinerías. En la siguiente imagen podéis observar los usos que tiene el hidrógeno actualmente en una refinería.

Es por ello, que los trabajadores de las refinerías están muy habituados a términos como hidrodesulfuración (retirada de azufre), hidrocraqueo (romper los hidrocarburos de cadena larga, de poco valor añadido, para obtener moléculas más cortas (como gasolina o keroseno), hidrogenaciones (eliminar los enlaces dobles de los hidrocarburos) o hidrodeoxigenación (retiradas de oxígeno).

Por lo tanto, tras todo lo previamente expuesto, las “petroleras” están en un proceso claro de convertirse en compañías multienergía. Dicho posicionamiento es muy visible no solo con movimientos como el reciente cambio de nombre de Cepsa (Compañía Española de Petróleos, S. A) por Moeve, como por la compra de activos renovables para sus futuras necesidades. En la siguiente infografía se recogen los datos de la inversiones llevadas a cabo entre 2015-2021 en materia de energías renovables por las principales compañías de petróleo del mundo.

Multienergéticas

La tendencia es clara, las antiguas petroleras están destinadas a transformarse en compañías multienergía. A la contra de lo que muchos creen, las refinerías y complejos petroquímicos asociados actuales ya abastecen de más productos que solamente combustibles líquidos. Como, por ejemplo, materias primas esenciales para polímeros (plásticos, resinas, fibras), detergentes, revestimientos, productos químicos para la construcción y medicamentos. Pero aún están en metamorfosis hasta alcanzar el estadio final. En un futuro a medio plazo, las refinerías agregarán combustibles sintéticos fruto del uso de CO₂ y H₂, biocombustibles o incluso hidrógeno renovable directamente a las industrias que así lo deseen.

Cabe resaltar que es muy probable que las refinerías del futuro sean más pequeñas, tanto en capacidad de procesado como en plantilla activa. Esa reducción en tamaño irá acompañada de un aumento en la eficiencia energética y en mayores necesidades externas para proseguir su actividad. Las refinerías impulsarán el desarrollo de la ciencia y la tecnología para poder acometer con éxito la evolución que se les viene.

Ager Prieto Elorduy es divulgador y profesional del sector energético. Ingeniero de procesos en Sener.