aceite vegetal hidrotratado

El aceite vegetal hidrotratado ( HVO ) es un biocombustible obtenido mediante la hidrocraqueo o hidrogenación de aceite vegetal o grasa animal . El hidrocraqueo descompone las moléculas grandes en otras más pequeñas mediante hidrógeno , mientras que la hidrogenación elimina los enlaces dobles añadiendo hidrógeno a las moléculas. Estos métodos pueden utilizarse para crear sustitutos de la gasolina , el diésel , el propano , el queroseno y otras materias primas químicas . El diésel producido a partir de estas fuentes se conoce a veces como diésel verde o diésel renovable .

El gasóleo obtenido mediante hidrotratamiento es distinto del biodiésel producido mediante esterificación .

La mayoría de los aceites vegetales y animales son triglicéridos , aptos para el refinado. La materia prima de la refinería incluye " aceite de tall , [...] aceite de palma residual , aceite de cocina usado [grasa amarilla ], aceites microbianos, aceites de algas , aceites derivados de productos de levadura o moho , aceites derivados de biomasa , aceite de colza , aceite de canola , aceite de colza , aceite de girasol , aceite de soja, aceite de cáñamo , aceite de oliva , aceite de linaza , aceite de semilla de algodón , aceite de mostaza , aceite de palma , aceite de cacahuete , aceite de ricino , aceite de coco , aceite de carinata, grasas animales como sebo , grasa de res , grasa de vaca , grasas alimentarias recicladas , materias primas producidas por ingeniería genética , aceite de insectos y materias primas biológicas producidas por microbios como algas y bacterias ". ^{[ 1 ] : 8}

Un tipo de alga, Botryococcus braunii, produce un tipo diferente de aceite, conocido como triterpeno , que se transforma en alcanos mediante un proceso distinto.

Se está investigando el aceite de insectos como materia prima para la producción de aceite vegetal hidrotratado. Este aceite se extrae de larvas de insectos, en particular de la mosca soldado negra ( Hermetia illucens ), generalmente tras una etapa de secado preliminar. El lípido recuperado se somete a un proceso de hidrogenación catalítica para producir un combustible parafínico con propiedades similares a las del diésel fósil. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

Las grasas animales también se utilizan como materia prima para la producción de aceite vegetal hidrotratado. Estas grasas se pueden extraer mediante tres métodos industriales principales: procesamiento en seco, procesamiento en húmedo y procesamiento en húmedo a baja temperatura. El proceso de procesamiento en húmedo a baja temperatura, que consiste en licuar la grasa a 100 °C (212 °F) o menos , produce grasa animal más adecuada para la producción de biocombustibles. Al limitar la degradación térmica, este proceso reduce la formación de compuestos nitrogenados como amidas, aminas y amoníaco, que suelen ser más abundantes en las grasas producidas mediante procesamiento en seco. Estos compuestos nitrogenados se consideran indeseables porque pueden envenenar los catalizadores empleados durante la etapa de hidrotratamiento de la síntesis de biocombustibles. ^{[ 5 ]}  

Tanto el diésel HVO (diésel verde) como el biodiésel se elaboran a partir de la misma materia prima, como aceite vegetal o grasa animal. ^{[ 7 ]} Sin embargo, las tecnologías de procesamiento y la composición química de ambos combustibles difieren. La reacción química comúnmente utilizada para producir biodiésel se conoce como transesterificación . ^{[ 8 ]}

La producción de biodiesel también genera glicerol, pero la producción de HVO no.

Neste ha publicado las diferencias entre el biodiésel y el diésel renovable (HVO), que se resumen en la tabla siguiente. ^{[ 9 ]}

En la industria energética se llevan a cabo diversas etapas de conversión de combustibles de hidrocarburos renovables producidos mediante hidrotratamiento. Algunos ejemplos comerciales de refinación de aceites vegetales son:

• Repsol NEXA 100% renovable ^{[ 10 ]}
• Neste NExBTL
• Tecnología Topsoe HydroFlex ^{[ 11 ]}
• Tecnología vegana de Axens ^{[ 12 ]}
• H-Bio , el proceso de ConocoPhilips ^{[ 13 ]}
• Proceso de ecofining de UOP / Eni . ^{[ 14 ]}

Neste es el mayor fabricante, produciendo aproximadamente 3,3 millones de toneladas anuales (2023). ^{[ 15 ]} Neste completó su primera planta NExBTL en el verano de 2007 y la segunda en 2009. Petrobras planeó usar 256 megalitros (1.610.000 bbl) de aceites vegetales en la producción de combustible H-Bio en 2007. ConocoPhilips está procesando 42.000 galones estadounidenses por día (1.000 bbl/d) de aceite vegetal. Otras empresas que trabajan en la comercialización e industrialización de hidrocarburos renovables y biocombustibles incluyen Neste, REG Synthetic Fuels, LLC, ENI, UPM Biofuels, Diamond Green Diesel asociada con países de todo el mundo. Los fabricantes de estos diésel renovables informan reducciones de emisiones de gases de efecto invernadero del 60-95% en comparación con el diésel fósil, ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]} así como mejores propiedades de flujo en frío para funcionar en climas más fríos. ^{[ 16 ]} Además, todos estos diésel ecológicos pueden introducirse en cualquier motor diésel o infraestructura sin muchas modificaciones mecánicas ^{[ 19 ]} en cualquier proporción con diésel derivados del petróleo. ^{[ 16 ]}  

El diésel renovable derivado de aceite vegetal es un sustituto cada vez más popular del petróleo. ^{[ 20 ]} Las flotas de California utilizaron más de 200 millones de galones estadounidenses (760 000 m³ ⁾ de diésel renovable en 2017. La Junta de Recursos del Aire de California predice que se consumirán más de 2000 millones de galones estadounidenses (7 600 000 m³ ^{) de combustible en el estado bajo los requisitos de su} Estándar de Combustibles Bajos en Carbono en los próximos diez años. Se informa que las flotas que operan con diésel renovable proveniente de diversas refinerías y materias primas experimentan menores emisiones, menores costos de mantenimiento y una experiencia de conducción prácticamente idéntica al usar este combustible. ^{[ 21 ]}    

Se han planteado varias cuestiones sobre la sostenibilidad del HVO, principalmente en lo que respecta al abastecimiento de sus materias primas lipídicas. Los aceites residuales, como el aceite de cocina usado , son un recurso limitado y su uso no puede ampliarse más allá de cierto punto. Además, la gran mayoría de la materia prima UCO (aceite de cocina usado) ya se recoge y utiliza en una serie de procesos térmicos y químicos para reducir la huella de GEI ^{[ 22 ].} Tomar el UCO de allí y sustituirlo por petróleo fósil puede no conducir a una reducción de la huella de GEI.

La demanda adicional de HVO tendría que cubrirse con aceites vegetales vírgenes derivados de cultivos, pero la desviación de aceites vegetales del mercado alimentario al sector de los biocombustibles se ha relacionado con el aumento de los precios mundiales de los alimentos y con la expansión e intensificación agrícola global . Esto conlleva diversas implicaciones ecológicas y ambientales ; además, las emisiones de gases de efecto invernadero derivadas del cambio de uso del suelo pueden, en algunos casos, anular o superar cualquier beneficio derivado del desplazamiento de los combustibles fósiles. ^{[ 23 ]}

Un estudio de 2022 publicado por el Consejo Internacional de Transporte Limpio concluyó que el aumento previsto de la capacidad de diésel renovable en EE. UU. agotaría rápidamente el suministro disponible de aceites residuales y usados, y dependería cada vez más del aceite de soja nacional e importado . ^{[ 24 ]} El informe también señaló que el aumento de la producción de diésel renovable en EE. UU. corría el riesgo de impulsar indirectamente la expansión del cultivo de aceite de palma en el sudeste asiático, donde la industria del aceite de palma todavía está intrínsecamente asociada con la deforestación y la destrucción de turberas.

Los hidrotratadores de refinería se utilizan para procesar HVO. La introducción de incluso pequeñas cantidades de biomaterial en un hidrotratador de diésel tiene implicaciones y posibles factores de riesgo. ^{[ 25 ]} Los principales problemas son la corrosión, el alto consumo de hidrógeno y la desactivación del catalizador. ^{[ 26 ]}

Según la experiencia de Haldor Topsoe con sus unidades autorizadas, la producción de HVO plantea ciertos desafíos para las plantas de hidrotratamiento, entre ellos:

Corrosión - Existen varios mecanismos de corrosión derivados del hidrotratamiento de aceites vegetales y grasas animales. La mayoría son ácidos, aunque esto se ve atenuado por su unión en triglicéridos y diglicéridos. Sin embargo, materias primas difíciles como el aceite de maíz de destilería pueden contener entre un 10 y un 15 % de ácidos grasos libres . ^{[ 27 ]} Estos ácidos pueden atacar los aceros no inoxidables en el tren de precalentamiento, el calentador de combustión, las tuberías, las válvulas y los reactores. Además, los cloruros que contaminan las materias primas pueden convertirse en cloruro de hidrógeno en el reactor, lo que puede provocar una corrosión acelerada en las líneas de efluentes y en el agua ácida. La presencia de cloruros en un ambiente húmedo también es problemática para los grados comunes de acero inoxidable 304 y 316 debido al potencial de agrietamiento por corrosión intergranular por cloruros. ^{[ 28 ]} Además, la formación de dióxido de carbono a partir de reacciones de descarboxilación durante el hidrotratamiento puede formar ácido carbónico al entrar en contacto con el agua. ^{[ 26 ]}

Consumo de hidrógeno : la eliminación de oxígeno, el craqueo de moléculas de cadena larga y la saturación de enlaces olefínicos consumirán químicamente de dos a cuatro veces el hidrógeno de un hidrotratador de ULSD convencional. El consumo químico de hidrógeno en el hidrotratamiento de ULSD suele ser de 300 a 600 scf/bbl de alimentación, dependiendo de la saturación aromática requerida para los aceites de ciclo y otras materias primas craqueadas. ^{[ 29 ]} El consumo químico para HVO se aproxima a 2500 scf/bbl, dependiendo del nivel de saturación de la materia prima y la longitud de las cadenas de carbono. ^{[ 26 ]} El suministro de hidrógeno para consumo, además del enfriamiento y el exceso adicional de hidrógeno circulante, puede plantear desafíos significativos para el diseño y la operación de la modernización de la unidad, siendo críticos los sistemas hidráulicos, la distribución y la potencia del compresor. ^{[ 30 ]}

Incrustaciones : los metales alcalinos, y especialmente el fósforo, deben mantenerse bajos en las materias primas de HVO para minimizar la caída de presión debida a las incrustaciones y la desactivación general del catalizador. La vitrificación fosfatídica es un mecanismo agresivo de envenenamiento del catalizador que no solo obstruye los espacios porosos del reactor, provocando así una rápida caída de presión, sino que también interfiere con los sitios ácidos del catalizador al recubrir su superficie y comenzar a adherirse a otras partículas del catalizador. ^{[ 26 ]}

El procesamiento de HVO es una tecnología joven en comparación con la mayoría de los demás procesos de refinación. La primera unidad de HVO a escala comercial en los Estados Unidos comenzó a operar en Luisiana en 2010 con una capacidad de 100 millones de galones estadounidenses (380 000 ^m³ ) por año. ^{[ 31 ]}  

Una nueva planta fue construida en 2010 en Geismar, LA por Syntroleum Corporation y su socio de riesgo compartido Tyson Foods. ^{[ 32 ]} La planta inició su puesta en marcha en el tercer trimestre con un objetivo de 75 millones de galones estadounidenses (280 000 m³ ⁾ por año. ^{[ 33 ]} La materia prima para la planta era aceite vegetal y grasa de aves procesada pretratada. El sitio alcanzó el 87 % de su capacidad de diseño en 2011. ^{[ 34 ]} La corrosión, incluyendo el agrietamiento por corrosión bajo tensión vinculado al cloruro, cerró la planta en 2012 durante más de un año. ^{[ 35 ]} Tyson vendió su participación del 50 % a Renewable Energy Group (ahora Chevron) y las acciones de Syntroleum fueron anunciadas por el mismo comprador en 2013 con cierre en 2014. ^{[ 36 ]} En 2015, dos incendios causaron daños a la planta, con daños importantes. ^{[ 37 ]}  

• Biodiesel
• Impactos indirectos del cambio de uso del suelo derivados de los biocombustibles
• Combustible de algas
• Combustibles de hidrocarburos renovables mediante descarboxilación/descarbonilación
• aceites sostenibles
• Combustible de aceite vegetal

• Universidad de Wisconsin / Facultad de Ingeniería (6 de junio de 2005). Diésel verde: Nuevo proceso produce combustible líquido para el transporte a partir de plantas. ScienceDaily. Consultado el 10 de agosto de 2010.
• Introducción al diésel renovable. Consultado el 10 de agosto de 2010.