¿Qué es el combustible sintético?

Álvaro Sauras
Álvaro Sauras
Alemania quiere que la Unión Europea dé garantías de que la normativa sobre la prohibición de la venta de los vehículos gasolina y diésel no incluya el combustible sintético; te contamos qué es, sus ventajas e inconvenientes.

Los combustibles sintéticos no derivan de petróleo, sino que se fabrican a partir de precursores químicos elementales como el hidrógeno y el dióxido de carbono. En función del proceso y la fuente de energía, el combustible sintético puede considerarse un producto neutro en emisiones de dióxido de carbono.

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La gasolina sintética (y también el gasóleo sintético, generalmente englobados bajo el término de eFuels) es un producto que comienza a perfilarse como una alternativa para seguir quemando gasolina y gasóleo sin incurrir en las emisiones de dióxido de carbono que contribuyen al efecto invernadero.

A diferencia de la gasolina convencional, que se obtiene del petróleo, la gasolina sintética se fabrica partiendo de cero, y puede sintetizarse consumiendo, como una de las materias primas necesarias, el dióxido de carbono naturalmente presente en la atmósfera. Si además se recurre al agua como segunda materia prima, y se realiza el proceso empleando energía renovable, el resultado es un producto que, al quemarse, se transforma en la misma agua y dióxido de carbono que se empleó en la fabricación, dejando las cosas exactamente como estaban al principio.

porsche cup efuels
Porsche es una de las marcas que usa gasolina sintética en competición.

Combustible sintético: un coche de combustión que no emite CO2

Debido a lo anterior, suele considerarse que la gasolina sintética es un producto ‘neutro en emisiones‘. O al menos, neutro en emisiones de gases de efecto invernadero… ya que la combustión de la gasolina, sea sintética o no, siempre va a traducirse en la generación de pequeñas cantidades de sustancias venenosas como son, por ejemplo, los hidrocarburos no quemados, el monóxido de carbono, los óxidos de nitrógeno o las partículas.

Sin embargo, de cara a este artículo, nos vamos a centrar en las emisiones de dióxido de carbono procedentes de la combustión de la gasolina. Como la gasolina sintética emite una cantidad de dióxido de carbono que ya se había capturado previamente para su síntesis, podría decirse que un coche que emplea gasolina sintética no está, en términos netos, produciendo dióxido de carbono.

La idea anterior puede retorcerse un poco más, argumentando que un fabricante de coches que se encargue de producir (o de financiar la producción) de tanta gasolina sintética como la que van a quemar los vehículos que vende durante su vida útil, estaría vendiendo (al menos en términos virtuales) coches de combustión sin emisiones de dióxido de carbono.

Obviamente, lo anterior abriría la puerta a que los fabricantes siguieran produciendo coches con motores de combustión incluso cuando la legislación de reducción de gases de efecto invernadero impusiera limites de emisiones de CO2 imposibles de alcanzar para ningún vehículo dotado de un motor de combustión, incluso recurriendo a subterfugios como el de ser un híbrido enchufable.

En un sentido más amplio, la gasolina sintética (y los combustibles sintéticos en general) permitirían reducir las emisiones de gases de efecto invernadero de aquellos sectores en los que la electrificación aún no es una opción tecnológicamente viable como, por ejemplo, el aeronáutico.

Existe otro tipo de combustibles que puede presumir de no generar emisiones netas de CO2: los biocombustibles. Estamos hablando, por ejemplo, del bioetanol o el biodiésel. Sin embargo, y frente a los biocombustibles, la gasolina sintética puede presumir de ser una fuente de energía ‘no competitiva’, en el sentido de que no se fabrica empleando materias primas que podrían emplearse como fuente de alimento para los humanos o el ganado.

En cuanto a por qué los biocombustibles no pueden considerarse combustibles sintéticos, la razón es que el punto de partida (la materia prima) no son compuestos elementales… sino moléculas complejas producidas por seres vivos, como el etanol o aceites como el de palma.

precio diesel gasolina
Ejemplo de refinería donde se extrae gasolina mediante destilación.

¿Qué es la gasolina convencional y de dónde sale?

La gasolina es una mezcla de hidrocarburos lineales y aromáticos con entre cuatro y doce carbonos por molécula y enlaces de tipo alkano o alkeno. A priori, puede parecer una definición complicada… pero es bastante sencillo.

Un hidrocarburo es una molécula que está compuesta exclusivamente por átomos de hidrógeno y carbono, sin la presencia de otros elementos como el nitrógeno o el oxígeno.

Un hidrocarburo lineal es aquel en el que los átomos de carbono están enlazados uno tras otro, formando una cadena lineal (se trata de algo parecido, salvando las distancias, a una cadena de verdad, compuesta por eslabones).

compuestos gasolina
Dos hidrocarburos lineales (izquierda) y un aromático (derecha) presentes en la gasolina.

Por su parte, un hidrocarburo aromático es aquel en el que algunos átomos de carbono están enlazados de manera que forman un círculo, normalmente compuesto por seis carbonos dispuestos creando algo parecido a un hexágono.

Finalmente, un alkano es un compuesto que presenta enlaces sencillos entre las moléculas de carbono, mientras que denominamos alkeno a aquel que cuneta con enlaces dobles entre los carbonos.

Actualmente, la totalidad de la gasolina que se consume en el mundo se extrae a partir de un recurso no renovable. Obviamente, no estamos refiriendo al crudo o petróleo. Cada litro de petróleo contiene aproximadamente 0,4 litros de esa mezcla que denominamos gasolina… y la forma de extraerla es muy sencilla: la destilación. Se trata de un proceso en el que se calienta un compuesto para separar sus elementos constituyentes en función de su temperatura de ebullición. Extraer gasolina a partir del petróleo mediante calentamiento es un proceso tan sencillo que, riesgos de incendio al margen, podría ser abordado por cualquier adolescente dotado de un kit básico de química.

La combinación entre una materia prima barata (el petróleo) y un proceso sencillo de extracción (la destilación) da como resultado un producto (la gasolina) que es muy barato de fabricar en grandes cantidades. No obstante, si conocemos la composición exacta de la gasolina… ¿podríamos fabricarla partiendo desde cero, en lugar de recurriendo al petróleo? Y la respuesta es que… ¡por supuesto que sí!

planta haru oni
Diagrama de la planta de producción de gasolina sintética de Porsche en Haru Oni

Guía para sintetizar gasolina

El proceso de síntesis de gasolina «limpia» cuenta con tres fases buen diferenciadas y bastante estandarizadas. De hecho, se puede considerar que la producción de gasolina sintética ya es una tecnología madura… y que los inconvenientes restantes para que se imponga no son tanto tecnológicos como económicos.

El proceso completo de producción de la gasolina sintética lo abordamos ya en profundidad en este artículo sobre la magnífica planta experimental de producción que Porsche ha montado en Haru Oni, en el extremo más sureño de Chile. No obstante, vamos a tratar de (valga la redundancia), sintetizarlo al máximo.

  • Obtención de hidrógeno: El hidrógeno es el primer compuesto imprescindible para sintetizar un hidrocarburo, y la forma más sencilla de producirlo es a partir de gas natural. No obstante, ese enfoque invalida el objetivo esencial de la gasolina sintética, que es la neutralidad de emisiones. Por ese motivo, y de cara a fabricar gasolina sintética, partiremos siempre de agua que descompondremos en hidrógeno (H2) y oxígeno (O2) mediante electrolisis.
  • Obtención de carbono: El segundo compuesto imprescindible es el carbono. Para sintetizar gasolina, podemos recurrir a monóxido (CO) o dióxido de carbono (CO2). El monóxido de carbono es prácticamente inexistente en la atmósfera, pero el dióxido de carbono está presente en una concentración del 0,3%… de manera que el aire es una fuente aceptable de dióxido de carbono. Mediante un proceso denominado «lavado», y usando unos compuestos afines al CO2 llamados aminas, es posible extraer CO2 de la atmósfera y recuperarlo posteriormente.
  • Producción de metanol: El hidrógeno y el dióxido de carbono pueden hacerse reaccionar para generar el tipo más elemental de alcohol, denominado metanol y con fórmula química CH3OH. Este proceso está basado en una reacción química descubierta por los alemanes Franz Fischer y Hans Tropsch en 1925. Por desgracia, esta reacción no solo requiere de presión y temperatura elevadas (unos 300º C y unas 10 atmóferas), sino de la participación de catalizadores bastante caros.
  • Methanol-to-gasoline: La última etapa del proceso requiere más presión, temperatura y catalizadores. Durante esta etapa, los enlaces entre el carbono y el oxígeno se van convirtiendo en enlaces carbono-carbono, y el alcohol inicial se va transformando en una mezcla heterogénea de hidrocarburos lineales y aromáticos.
  • Purificación: El MTG o Methanol-To-Gasoline no es un proceso del todo limpio y elegante, y da lugar a algunas moléculas pesadas (con muchos átomos de carbono o complejas, como el dureno). Por eso, la última fase de la producción implica una purificación mediante procesos como la destilación.
comparacion diesel normal sintetico

En conclusión: buena y limpia, pero cara

Como puedes comprender, el proceso de elaboración de gasolina sintética es sensiblemente más complicado que la sencilla destilación fraccionada del petróleo que da lugar a la gasolina convencional. Como resultado, la gasolina sintética es notablemente más cara que la convencional: cuesta alrededor de 10 veces más. A cambio, se trata de un producto con una composición mucho más controlada (arriba puedes ver la comparación entre la combustión sucia de un gasóleo convencional y la de uno sintético)… y con un «ciclo de vida» completamente neutro en emisiones de CO2.

En definitiva, es posible sintetizar gasolina, y el producto resultante es excelente. Algunas competiciones ya la están empleando, y eso está permitiendo a los fabricantes aprender más sobre sus características… además de colgarse la medalla de la preocupación ecológica. Sin embargo, por el momento, y desgraciadamente, no se trata de un producto competitivo de cara a su utilización por usuarios convencionales. Y para que eso cambie, va a ser necesario reducir los costes de fabricación, que aumente mucho más el precio del crudo… y que la legislación penalice la compra o quema de gasolina «convencional» hasta el punto de que se igualen las tornas.