Química verde: Cómo los e-combustibles cambiarán la energía que nos mueve

Producidos a partir de electricidad renovable, agua y dióxido de carbono capturado de la atmósfera o de fuentes industriales, los e-combustibles se perfilan como una alternativa sostenible al actual paradigma fósil. La neutralidad en carbono es su ventaja más conocida, unida a otra no menos importante: estos combustibles líquidos pueden utilizarse en las infraestructuras existentes, incluidos los motores de combustión interna, lo que permite una transición energética tecnológicamente más suave en sectores en los que la electrificación presenta grandes retos, como el transporte aéreo y marítimo.

El proceso de producción

Los e-combustibles resultan de la combinación de hidrógeno y dióxido de carbono en un proceso de producción que pasa por tres pasos esenciales.

La electrólisis del agua (separación de oxígeno e hidrógeno) es uno de estos pasos, fundamental para generar "hidrógeno verde", llamado así cuando la electrólisis utiliza electricidad generada a partir de fuentes renovables.

En otra fase del proceso, se captura dióxido de carbono de la atmósfera o de fuentes industriales. Entre estos últimos se encuentra el carbono resultante de la producción de energía a partir de biomasa (residuos forestales), que se conoce como "carbono biogénico", ya que no procede directamente de origen fósil, sino del carbono secuestrado por los árboles.

Por último, el hidrógeno y el CO2 se combinan en procesos químicos, dando lugar a los combustibles sintéticos. Una vez sintetizados, los e-combustibles pueden refinarse y distribuirse a través de las cadenas logísticas existentes, lo que facilita su integración en el mercado.

Las ventajas de los e-combustibles son evidentes, sobre todo por su neutralidad en carbono, que permite reducir la huella ambiental de sectores que dependen en gran medida de los combustibles fósiles.

Además, la compatibilidad con la infraestructura ya existente simplifica y abarata su adopción. Otra ventaja importante reside en la capacidad de almacenamiento y transporte, que permite utilizar los e-combustibles cuando y donde se necesiten.

Los primeros pasos

Los primeros registros de producción industrial de gasolina sintética se remontan a la Segunda Guerra Mundial, cuando Alemania la utilizó como combustible para aviones en al menos siete plantas.

Sin embargo, este uso estaba más dictado por la dificultad de acceder a los recursos que por cualquier conciencia medioambiental. Y desde entonces, con el periodo de prosperidad que siguió al gran conflicto mundial, los combustibles fósiles han sido el paradigma para abastecer el transporte y otras industrias.

En vista de los grandes objetivos mundiales de descarbonización, los combustibles sintéticos han vuelto a ser recientemente objeto de I+D avanzada.  

A finales de 2022, una de las inversiones más importantes - del orden de 100 millones de euros - se realizó en una planta de producción de eMetanol y eGasolina en la Patagonia chilena. Considerada una empresa pionera - se espera que alcance los 550 millones de litros en 2026 -, la planta Haru Oni ha despertado interés en todo el mundo, pero especialmente en Europa. Estados Unidos (Texas), Australia (Bell Bay) y Arabia Saudí (Neom) son otras partes del mundo donde la investigación y el estudio de la viabilidad de e-fuels están empezando a cobrar impulso.

Combustible político

Sin embargo, los e-combustibles no están exentos de dificultades. El elevado coste de producción sigue siendo uno de los principales obstáculos, sobre todo cuando la industrialización aún no ha comenzado a una escala que haga más eficiente todo el proceso.

La producción de e-combustibles también requiere una gran disponibilidad de fuentes renovables para la generación de electricidad. Para que se conviertan en una realidad asequible y ampliamente adoptada, es esencial seguir invirtiendo en investigación y desarrollo, reducir los costes y garantizar la producción sostenible de electricidad renovable.

La eFuels Alliance - organización que promueve la producción industrial de combustibles líquidos sintéticos a partir de fuentes de energía renovables y que agrupa a empresas de alto nivel, desde fabricantes de automóviles a compañías aéreas y energéticas - señala, sin embargo, que los conocimientos científicos y técnicos para la difusión de los e-combustibles en el mercado son ya una realidad.

Según la organización, falta el marco político necesario para la producción a escala industrial, como la definición de impuestos o cuotas ambiciosas para el sector de los combustibles.

Si las condiciones del mercado y las normas de producción son las adecuadas, los e-combustibles podrían empezar a producirse a gran escala en 2030, inicialmente para añadirse a los combustibles convencionales, pero con un crecimiento constante que permita la sustitución completa de los combustibles fósiles en 2050, afirma la eFuels Alliance.

"Debido a la falta de un marco político, todavía no existen unidades de producción a escala industrial. Sin embargo, las tecnologías y sus componentes ya son bien conocidos y ampliamente investigados. Las primeras unidades, con una capacidad de más de 500 millones de litros/año, se han anunciado para 2026. Y hasta ahora se han anunciado 214 GW de capacidad instalada de hidrógeno en todo el mundo", señala la organización.

La urgencia de las escalas

En cuanto a los costes, la eFuels Alliance estima que, con la incorporación gradual de cantidades cada vez mayores de e-combustibles a los combustibles convencionales, y con la caída de los costes de producción resultante de las economías de escala, estos combustibles serán asequibles para los consumidores, así como para los sectores en los que la descarbonización es más compleja, como la aviación y el transporte marítimo.  Según el Instituto de Economía Alemana, una mezcla del 5% de e-combustibles incrementaría el precio global del combustible en las gasolineras en 7 ct/l.

La Agencia Internacional de la Energía (AIE), en su estudio The Role of E-fuels in Decarbonising Transport, parece ir en la misma dirección. Según esta organización, los e-combustibles son caros en la actualidad, pero la diferencia de coste con respecto a los combustibles fósiles podría disminuir significativamente de aquí a 2030.

Con la expansión de los proyectos de electrolizadores y la optimización de los recursos energéticos renovables, el coste del e-queroseno podría descender a 50 USD/GJ (2.150 USD/t), lo que lo haría competitivo frente a los combustibles de aviación sostenibles basados en la biomasa. El e-metanol podría alcanzar los 35 USD/GJ (700 USD/t) y el e-amoniaco los 30 USD/GJ (550 USD/t), lo que los haría comparables a los precios más altos de los equivalentes fósiles entre 2010 y 2020 y permitiría su adopción en el transporte marítimo.

Incluso en 2030, prosigue la AIE, los e-combustibles de bajas emisiones tendrán un impacto limitado en los costes del transporte. Utilizar un 10% de e-queroseno sólo aumentaría un 5% el precio de los billetes de avión. En cambio, el e-metanol y el e-amoniaco son más baratos de producir, pero requieren grandes inversiones en infraestructuras y buques. El coste total de propiedad de un portacontenedores propulsado al 100% por estos combustibles sería un 75% superior al de un buque convencional, pero - aun así - representaría menos del 1% del valor de las mercancías transportadas.

La base de los eFuels son los llamados procesos power-to-liquid (PtL), que se utilizan para producir combustibles líquidos a partir de electricidad renovable. El hidrógeno se produce a partir del agua (que puede proceder del mar y desalinizarse) mediante electrólisis, utilizando electricidad procedente de fuentes renovables. Tras este paso, se sintetiza con dióxido de carbono mediante el proceso Fischer-Tropsch, dando lugar a un combustible líquido. Este combustible puede utilizarse como aditivo de la gasolina, el gasóleo o el gasóleo de calefacción, o como combustible completamente neutro en carbono capaz de sustituir a todos los actuales vectores energéticos líquidos de origen fósil.