Fertilizantes de la zona: cuando las plantas de amoníaco locales resultan rentables
Haber-Bosch: ahora eléctrico
Anuncios
Las plantas a pequeña escala podrían producir amoníaco directamente allí donde se necesita. Un análisis global en el que ha participado el Instituto Paul Scherrer (PSI) muestra en qué lugares y en qué condiciones estas miniplantas podrían funcionar de forma económica y con bajas emisiones de carbono. El amoníaco es indispensable para la fabricación de fertilizantes y, en el futuro, también podría servir como combustible para buques.
El amoníaco es una de las sustancias químicas más importantes del mundo: sin él y sin los fertilizantes que se derivan de él, los campos de todo el mundo producirían menos alimentos y muchas estanterías de los supermercados estarían vacías. En la actualidad, esta materia prima esencial se produce principalmente en unas pocas grandes plantas químicas y se transporta a largas distancias. Investigadores del Instituto Paul Scherrer (PSI), la ETH de Zúrich y la Institución Carnegie para la Ciencia de la Universidad de Stanford, en EE. UU., han estudiado ahora dónde podrían producir este material plantas a pequeña escala, de forma baja en carbono y cerca de la demanda.
«Las plantas descentralizadas podrían acortar las cadenas de suministro, reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y hacer que el suministro de fertilizantes sea más sólido», afirma Tom Terlouw, científico del Laboratorio de Análisis de Sistemas Energéticos del PSI y autor principal del estudio. «Pero no serían automáticamente bajas en carbono ni rentables. Los factores decisivos son su ubicación y la fuente de la electricidad».
Por ello, el equipo de investigación analizó posibles ubicaciones y condiciones marco en unos 13 000 escenarios de todo el mundo, desde España y los Países Bajos hasta China e India, pasando por Brasil, Nigeria, Sudáfrica y Australia.
Haber-Bosch: ahora eléctrico
Se estima que la producción actual de amoníaco es responsable de entre el uno y el dos por ciento de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. La razón: en el proceso clásico de Haber-Bosch, el nitrógeno del aire se combina con hidrógeno. Este hidrógeno suele proceder del gas natural; su producción genera importantes emisiones de dióxido de carbono.
Una alternativa con menores emisiones de carbono consiste en producir hidrógeno mediante electrólisis. En este proceso, el agua se descompone en hidrógeno y oxígeno utilizando electricidad. Si la electricidad procede de la energía eólica, solar u otras fuentes de energía renovables, el amoníaco puede producirse con unas emisiones de carbono significativamente menores.
«El amoníaco es una de las aplicaciones más sensatas para el hidrógeno verde», afirma Terlouw. «Los coches o los sistemas de calefacción pueden electrificarse directamente. Pero seguimos necesitando hidrógeno para producir amoníaco».
Las plantas más pequeñas y modulares funcionan a presiones y temperaturas más bajas que las plantas convencionales a gran escala y podrían integrarse más fácilmente con las fuentes de energía renovables. Estas miniplantas podrían reducir las emisiones y minimizar la dependencia de las cadenas de suministro globales. Las recientes tensiones en torno al estrecho de Ormuz han demostrado lo vulnerables que pueden ser estos sistemas: los precios de los fertilizantes se dispararon como consecuencia de ello.
La ubicación es decisiva
Está claro que convertir por completo la producción mundial de amoníaco a hidrógeno mediante electrólisis requeriría enormes cantidades de electricidad. «Precisamente por eso debemos examinar cuidadosamente dónde merece realmente la pena aplicar el nuevo método de producción», afirma Terlouw. «La tecnología debería implantarse allí donde tenga sentido desde el punto de vista ecológico y económico».
Las denominadas plantas híbridas son las que mejor rendimiento ofrecen. Estas combinan la electricidad procedente de parques eólicos y solares locales con la de la red pública. Aunque las plantas que funcionan exclusivamente fuera de la red producen las emisiones más bajas, en la actualidad suelen tener unos costes de instalación y funcionamiento más elevados, ya que requieren almacenamiento adicional, así como parques solares y eólicos de mayor tamaño.
«En términos generales, el amoníaco producido mediante electrólisis sigue siendo hoy en día más caro que el producido con métodos tradicionales», señala Terlouw. «Sin embargo, en algunas regiones ya puede acercarse a los precios actuales del mercado, especialmente allí donde la electricidad es barata, abundan las fuentes de energía renovables y los costes de financiación son bajos». Este es el caso, por ejemplo, de China y los Países Bajos.
Al mismo tiempo, los investigadores advierten de que no se debe clasificar automáticamente el amoníaco producido mediante electricidad como de bajas emisiones de carbono. Su estudio ha demostrado que, si la electricidad de la red procede principalmente de centrales térmicas de carbón —como en Polonia o Sudáfrica—, el impacto climático puede ser incluso peor que con la producción convencional.
El equipo tuvo en cuenta no solo las emisiones directas, sino también el impacto medioambiental a lo largo de todo el ciclo de vida, incluida la producción de electrolizadores, centrales solares y eólicas, baterías y sistemas de almacenamiento.
Oportunidades para Europa y Suiza
Suiza no cuenta con instalaciones industriales de producción de amoníaco; importa tanto los fertilizantes minerales ya elaborados como la propia materia prima, principalmente de países vecinos. Por lo tanto, las plantas locales resultan fundamentalmente atractivas, afirma Terlouw. Una ventaja es que la electricidad de la red suiza, procedente de la energía hidroeléctrica y nuclear, tiene unas emisiones de carbono comparativamente bajas; los combustibles fósiles representan una proporción muy pequeña, inferior al dos por ciento.
Para 2050, la viabilidad económica del proceso eléctrico podría mejorar significativamente. La reducción de los costes de los electrolizadores, el almacenamiento y la energía procedente de fuentes renovables podría hacer que las plantas de amoníaco descentralizadas resultaran competitivas en muchas regiones. «Técnicamente, hay muchas posibilidades», afirma Terlouw. «Pero para que esta tecnología se consolide, se necesitan inversiones, normas claras para el amoníaco con bajas emisiones de carbono y, sobre todo, un entorno político estable que respalde de forma fiable la descarbonización de la industria».
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Más noticias del departamento ciencias
