Autores:
– Liriel Rosas Zuni
– Frank Emerson Caljaro Quispe
– Bianca Antonella Cardenas Miranda
– Mia Sharick Santillan Fernandez
Figura 1. ¿Qué son los combustibles sintéticos? Recuperado de https://apkrenting.com/blog-apk-renting/combustibles-sinteticos/
Artículo: Desarrollo de Combustibles Sintéticos: ¿Qué nos espera?
La revolución industrial en el siglo XVIII trajo consigo la operación de combustibles fósiles a gran escala; no obstante, su impacto en el medio ambiente y en la salud es negativo. Una alternativa para la producción de energía que se perfila como viable y sostenible son los combustibles sintéticos o también conocidos como e-fuels. El dióxido de carbono (CO₂), el agua y en algunos casos la biomasa son los principales componentes para su obtención a través de procedimientos químicos como el Fischer-Tropsch que transforman estos recursos en líquidos y gases. En la actualidad se ha visto un desarrollo notable de los combustibles sintéticos, más aún ante las crecientes problemáticas medioambientales originadas por la producción de combustibles fósiles.
Una de las ventajas de los combustibles sintéticos es su alto rendimiento energético y la compatibilidad con la infraestructura actual, esto quiere decir que existiría una transición sin cambios drásticos, en el transporte, por ejemplo, al usarse en los motores existentes en la actualidad. Una aplicación muy acertada es, en la aviación y el transporte marítimo, donde se necesita autonomía y una alta carga energética. Desde el lado de obtención, al capturar CO₂ del aire y componentes naturales, además de utilizar energías renovables, podría representar una solución tendenciosa y con baja huella de carbono. Sin embargo, su eficiencia energética es limitada a comparación de tecnologías como las baterías eléctricas, además una de sus mayores desventajas es su costo de producción, ya que es muy elevado y se necesitan altos requerimientos energéticos, pero aún no se cuentan con las tecnologías más óptimas para su producción. Este problema radica principalmente en la cantidad de energía renovable necesaria para su proceso de fabricación y los componentes naturales utilizados en comparación a su poca eficiencia mostrada en el proceso. Ante estas desventajas, se desarrollan nuevas tecnologías, como mejores catalizadores, que puedan optimizar los procesos o utilizar más energías limpias para alimentar su producción; por ejemplo, al capturar y reutilizar el CO₂. Entonces, el futuro de los combustibles sintéticos o e-fuels tendrá dependencia y estará intrínsecamente relacionado con la capacidad de abaratar los costos al momento de su producción, incrementar su eficiencia y positivamente mejorar la sostenibilidad ambiental en años posteriores. La solución de estas cuestiones podría desempeñar el uso a gran escala de los combustibles sintéticos y mejorar el impacto que tienen estos en el ambiente.
Los combustibles fósiles: su origen, características e impacto ambiental
Anteriormente, el uso de depósitos ricos en carbono, llamados combustibles fósiles, han suministrado el 80% de la energía mundial. Estos benefician la electricidad de las calles y el transporte cotidiano de los universitarios y de las personas, sin embargo, la crisis del cambio climático y el CO₂ perteneciente que libera cuando se queman de los combustibles, ha codificado su uso, ya que uno de sus efectos negativos es que se absorbe por la atmósfera de manera incontrolada. Existen grupos, entre ellos:
★ El carbón, una roca sedimentaria, con aspecto arcilloso y de color negro. Su uso ocurrió hace 200 años, en China. No obstante, su explotación inició en el siglo XIII, con el objetivo de producir calor. Durante la Primera Guerra Mundial, el carbón fue la principal fuente de energía para alimentar fábricas y suministrar electricidad a las instalaciones militares. Su extracción es a través de la minería de manera superficial o subterránea, por lo cual, sin las medidas adecuadas de explotación, generó que sea altamente contaminante para el aire y suelo. Según Quintanilla (2023) “El Cerrejón, la mayor mina de carbón a cielo abierto de América Latina. Desde su operación y crecimiento, hace casi 40 años han traído la destrucción de ríos, arroyos y ecosistemas endémicos como el bosque seco tropical”
Figura 2. Fotografía de la mina El Cerrejón. Recuperado de https://www.ocmal.org/las-huellas-del-cerrejon-un-documental-que-hay-que-ver/
★ El Gas natural, un gas mezclado de hidrocarburos y metano, con un aspecto incoloro, no tóxico y poco denso. Su origen se vincula con la descomposición de materia orgánica en la era Mesozoica, donde reptiles y dinosaurios existían. Sus componentes son las grasas y proteínas que de manera lenta se degradaron por bacterias, lo cual los gases producidos quedaron atrapados en capas de suelo impermeable, para después ser encontrado por el hombre. Aunque es más limpio a las emisiones a comparación del carbón y petróleo, actualmente las emisiones del metano son 90 veces más que el CO₂, contribuyendo al calentamiento global.
★ El Petróleo crudo, una solución viscosa y líquida compuestos por carbono, hidrógeno acompañado de azufre, oxígeno y nitrógeno. Este se formó durante el periodo Mesozoico, junto a plancton, las algas y otras materias del fondo de los antiguos mares. Es visto en la sociedad, como gasolina y diesel. También es utilizado para toda fabricación de productos petroquímicos como los plásticos. Según Foro Nuclear, “El 60% de los productos químicos que se encuentran en el mercado y el 80% del sector orgánico proceden de la petroquímica. Abonos, plásticos, anticongelantes, detergentes, cauchos sintéticos, colorantes, explosivos, fibras plastificantes, disolventes son productos obtenidos a partir del petróleo”.
A consecuencia del impacto de la actividad descontrolada, en el Perú se ha dañado el litoral marino. Los efectos de la solubilidad del hidrocarburo derramado, al ser tóxico, ocasiona que la fauna marina sufra de alteraciones en su salud, la reproducción de especies y conductuales, además de quebrar la estabilidad del ecosistema marino.
Figura 3. Plásticos de un solo uso: las relaciones entre petroleras y empresas. Recuperado de https://www.portalambiental.com.mx/sabias-que/20210920/plasticos-de-un-solo-uso-las-relaciones-entre-petroleras-y-empresas
Poder calorífico de los combustibles fósiles
El poder calorífico es la cantidad de energía liberada que genera un combustible al producirse una reacción química de oxidación. La relación con el calor energético ocurre que al ser más elevado el poder calorífico de un combustible, mayor será la cantidad de energía que será capaz de producir.
Según el informe de Secretaría de Energía (2023), el poder calorífico de:
★ Carbón, es de 22,000 – 30,000 MJ por tonelada.
★ Petróleo crudo (promedio de la producción), es de 6,347 kJ por barril.
★ Gas natural (promedio asociado y no asociado), es de 39,083 kJ por metro cúbico.
“Cabe recordar que la mayor parte de los combustibles tienen en su composición hidrógeno y carbono. Al arder, estos compuestos se fusionan con el oxígeno, produciendo agua, dióxido de carbono y calor“ (Primagas, 2021)
Figura 4. Emisiones de CO₂ en el año 2014 por quema de combustibles . Recuperado de https://www.nationalgeographic.es/video/tv/efectos-calentamiento-global-quema-combustibles-fosiles-co2-atmosfera-terrestre-imagenes
Postura
Ante el panorama previsto. Los combustibles sintéticos son una estrategia razonable para el desarrollo. En primer lugar, reduce la emisión de gases de efecto invernadero (GEI) y promueve la sostenibilidad ambiental, puesto que, a diferencia de los combustibles fósiles que liberan CO₂, los combustibles sintéticos pueden fabricarse reutilizando el dióxido de carbono ya presente en la atmósfera o el capturado en procesos industriales, lo que implica que en condiciones ideales, los combustibles sintéticos pueden tener un balance de carbono neutro, e incluso negativo si se combinan con tecnologías como la captura de aire (DAC). Además, con este enfoque se cierra el ciclo del carbono: el CO₂ emitido al usar el combustible es el mismo que se utilizó en su producción, evitando así una acumulación neta de este gas en la atmósfera. Esto convierte a los combustibles sintéticos en una herramienta crucial para sectores en dónde la electrificación total aún no es viable, como la aviación y el transporte marino, ayudando así a alcanzar metas ambientales positivas.
Figura 5. Proceso de fabricación de los combustibles sintéticos. Recuperado de https://emaningenieria.com/combustibles-sinteticos-una-alternativa-renovable/
En segundo lugar, es un complemento ideal para energías renovables, como bien sabemos, las energías eólicas y solares son muy limpias, pero, también son intermitentes, es decir, no suelen producir la energía necesaria en ciertos casos o generan tanta que no es posible almacenarla en las baterías. Aquí es donde los combustibles sintéticos toman relevancia, ese exceso de energía renovable puede usarse para producir hidrógeno verde que mediante un proceso químico se forma en combustible líquido que puede almacenarse por meses o hasta años. Todo esto nos permite sacar el máximo provecho a las energías eólica y solar, estabilizar la red eléctrica, evitando apagones o desperdicio de energía y reducir la necesidad de obtener baterías o materiales realmente costosos y hasta difíciles de conseguir.
Un ejemplo, supongamos que existe un proyecto solar en Nazca (Ica), en las horas pico generaría demasiada energía de la que la red nacional pueda almacenar por lo que ese excedente se convierte en combustible líquido que es transportable a otras zonas del país y además sirva como respaldo energético durante las temporadas bajas de generación renovable. Sería muy estratégico para nuestro país debido a que: descentralizaría la producción energética, aprovechando zonas con mucho sol o viento; reduciría la dependencia al petróleo importado y le abriría las puertas para que Perú se convierta en un exportador regional de energía limpia en forma de combustibles sintéticos.
Por último, reduce la dependencia a los combustibles fósiles, generando una producción a partir de energías renovables como solar, eólica e hidroeléctrica y siendo más compatible con infraestructuras actuales de transporte y generación de energía. Sin embargo, la necesidad de reducir costos para producir a gran escala es un desafío vigente, la producción de e-fuels como solución general a la dependencia del combustible fósil implica múltiples procesos y conversiones energéticas que resultan apenas en una eficiencia global del 15 %. Esto contrasta con la eficiencia de 70% de los actuales vehículos eléctricos de batería, otra solución mucho más óptima pero limitada. Esta ineficiencia no solo incrementa costos de producción, sino además una cantidad de energía renovable y recursos naturales para obtener resultados similares en movilidad. En este desafío, si se cuenta tener el apoyo de los gobiernos y las industrias para invertir el desarrollo de los combustibles, puede facilitar mejoras en producción y viabilidad económica de los e-fuels.
Según el video titulado Combustibles sintéticos: ¿El futuro o solo una ilusión? de DW español (2025) “La producción de combustibles sintéticos es actualmente costosa en comparación con los combustibles fósiles, pero, incorporarlo dentro el desarrollo empresarial, aumentará la inversión en investigación y desarrollo de este”
Referencias bibliográficas
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National Geographic. (2017, abril 28). Así afecta al calentamiento global la quema de combustibles fósiles. National Geographic, de
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