Tecnologías de producción de combustibles de 2ª generación a partir del cracking térmico de plásticos residuales. Optimización técnica y energética

Resumen

El constante incremento de la producción y consumo de plásticos, que actualmente supera los 50 Mt/a en Europa y los 260 Mt/a en todo el mundo, así como la creciente sensibilización de la opinión pública respecto a los plásticos residuales debido a la aparición de termoplásticos no biodegradables en el medio natural, han dado en los últimos años una nueva dimensión a las Tecnologías de Generación de Combustibles de 2ª Generación a partir de Plásticos Residuales, entre las que destacan por su desarrollo las basadas en el Cracking Térmico de los mismos. En la actualidad, las instalaciones de tratamiento de residuos municipales e industriales extraen la mayoría de los plásticos de alto valor económico para su posterior reciclaje, pero una fracción de los mismos no es recuperable técnica o económicamente al estar contaminados o muy mezclados y para ellos ya solo es viable el reciclaje energético o bien su envío a vertedero. Esta fracción es la que se denomina genéricamente como End of Life Plastics (ELP) y es la alimentación objetivo de las Plantas de Generación de Combustibles de 2ª Generación. La tasa de reciclado ha aumentado en los últimos años pero, aun así, todavía la cantidad de plástico que termina en el vertedero es alta. Para hacernos una idea de la dimensión del problema, decir que para producir las 8 Mt de plásticos enviadas a vertedero en Europa en 2014 se estima que se necesitarían 100 Mbbl de petróleo, y podrían suponer un ahorro potencial de 8.000 M€ a la economía europea, lo que da idea de la magnitud del tema del que estamos tratando. Las Tecnologías de Cracking de Plásticos son tecnologías que, utilizando principios utilizados en la industria del refino de petróleo desde principios del siglo XX para la transformación de crudos pesados en fracciones más ligeras, permiten la conversión de los plásticos residuales en combustibles tipo Diesel, Keroseno o Naftas, ya que, en esencia, dichos plásticos son cadenas de hidrocarburos polimerizadas. Desde hace décadas, existen tecnologías disponibles a nivel de planta piloto, pero no han tenido su desarrollo técnico completo debido fundamentalmente a los bajos precios del petróleo y al bajo coste del envío a vertedero de los plásticos, sumados a la poca sensibilización ambiental sobre este problema. Esta tendencia se ha invertido y desde aproximadamente finales de la primera década del siglo XXI hay un mayor interés sobre sus posibilidades, si bien todavía hay un gran potencial de mejora tanto técnica como desde el punto de vista de la eficiencia energética en las mismas. Precisamente es esa problemática y las grandes posibilidades de mejora los que mueven mi interés hacia las tecnologías disponibles, y me llevan finalmente a escoger este tema para redactar la presente Tesis Doctoral. Para cumplir los objetivos de la misma, en un primer momento nos centramos en identificar la problemática asociada al reciclo del plástico, especialmente en España dentro del contexto europeo, con la finalidad de llegar a conocer el potencial real de plástico que podría alimentarse a las plantas de Cracking Térmico. Posteriormente, se realiza una introducción sobre la tecnología de Cracking, comenzando por explicar brevemente los mecanismos que dan lugar a dichas reacciones, para continuar con un estudio bibliográfico sobre las experiencias realizadas por los distintos investigadores al respecto del Cracking de Plásticos, tanto vírgenes como residuales, a fin de hacernos una idea previa sobre lo que podremos esperar de las tecnologías implantadas a nivel industrial. El siguiente paso que se da es la realización de una búsqueda para la detección de tecnólogos que anuncian que disponen de la tecnología desarrollada al menos a nivel de Planta Piloto, y la identificación de los principales parámetros operativos de dichas tecnologías, seleccionándose finalmente tres de las tecnologías para un estudio más concienzudo, mediante una Due Diligence que incluye una visita al tecnólogo y una visita a la Planta Piloto. Siguiendo la metodología definida, se llevan a cabo reuniones con los tecnólogos de las tres tecnologías seleccionadas, y visitas a sus plantas pilotos al objeto de confeccionar una Due Diligence completa de cada tecnología que nos permita seleccionar la más prometedora al objeto de centralizar en ella los esfuerzos para su optimización técnica y económica. Una vez seleccionada la tecnología objetivo, inicialmente se evalúa la capacidad de instalación de plantas de tratamiento de plástico en España, en base al conocimiento de la cantidad de plástico disponible. Posteriormente, y entrando ya propiamente en la fase de Optimización, en una primera fase los trabajos tienen una componente fundamentalmente práctica y experimental, trabajando directamente sobre las plantas al objeto de conseguir su mejora técnica y energética en base al diseño existente. En una segunda fase, se plantean las posibilidades de mejora de la tecnología utilizando software de simulación, proponiendo opciones de proceso distintas a la existente, optimizadas en producción, económicamente y desde el punto de vista energético. Finalmente, en los dos últimos capítulos, se exponen las aportaciones de esta Tesis, así como las líneas de trabajo futuras identificadas.