Combustibles sintéticos: en la encrucijada de la transición energética

De esta forma, Europa sería líder mundial en la transición hacia un sistema energético sostenible, libre de combustible fósiles, marcando el camino a seguir para afrontar con éxito los retos derivados del cambio climático.

No obstante, un dato importante a tener en cuenta es que en la actualidad la Unión Europea contribuye con apenas un 6,6% del total de emisiones a nivel mundial de CO2, por lo que la efectividad del Pacto Verde sobre el cambio climático será muy limitada si no se adoptan estrategias similares por parte de los otros grandes actores en términos de emisiones como China (31%), Estados Unidos (13%) o India (8%).

La apuesta de la Unión Europea pasa en gran medida por conseguir la generación de electricidad principalmente a partir de energías renovables y la electrificación del uso final de la energía. La magnitud de los objetivos a alcanzar se hace patente teniendo en cuenta que la producción eléctrica con energías renovables representa actualmente el 38,5% del total en la UE y que, a su vez, la electricidad supone un 23% del consumo de energía final.

Uno de los mayores retos se encuentra en el sector del transporte, dadas las importantes limitaciones tecnológicas todavía existentes para sustituir los carburantes de origen fósil por sistemas de impulsión eléctrica. De hecho, en los últimos años, la demanda de vehículos eléctricos se ha situado en la mayor parte de los países europeos por debajo de las previsiones como consecuencia de su todavía elevado coste, limitada autonomía y escaso desarrollo de la red de puntos de recarga.

Una alternativa a valorar, por tanto, es la utilización de combustibles sintéticos en una fase intermedia de la transición energética complementando a los vehículos eléctricos, en especial en aquellas aplicaciones (transporte pesado por carretera, aviación, transporte marítimo y vehículos militares) que, a día de hoy, no se pueden electrificar de forma eficiente.

En este sentido, la Agencia Internacional de la Energía, en su reciente World Energy Outlook 2024, prevé que incluso en sus escenarios mundiales de descarbonización más optimistas, la electrificación en el año 2050 será todavía marginal en el transporte marítimo y la aviación, y alcanzaría como máximo un rango de participación del 50-80 % en carretera.

Pero, ¿qué son los combustibles sintéticos y cómo se producen? No existe una definición precisa de los mismos, aunque de una forma genérica se suelen englobar en esta categoría aquellos combustibles que no se derivan del petróleo y cuya obtención implica una transformación profunda de las materias primas.

En realidad, los combustibles sintéticos no son del todo nuevos. Alemania fue capaz de producir durante la Segunda Guerra Mundial combustibles sintéticos en estado líquido a partir de carbón mediante los procesos denominados Bergius (hidrogenación de carbón a altas presiones y temperaturas) y Fisher-Tropsch (conversión de gas de síntesis, obtenido por gasificación de carbón, en hidrocarburos a temperaturas y presiones moderadas) en honor a los científicos que los desarrollaron durante el primer cuarto del siglo XX.

Gracias a estos procesos, y a pesar de la carencia de recursos de petróleo, Alemania pudo cubrir gran parte de las necesidades de carburantes de sus ejércitos durante la segunda guerra mundial. De hecho, si las plantas de producción de combustibles sintéticos no hubieran sido destruidas por los bombardeos aliados durante 1944, la guerra en Europa se habría prolongado durante varios meses, más allá de mayo de 1945, provocando una pérdida aún mayor de vidas humanas.

Finalizada la guerra, el proceso Bergius no tuvo mayor recorrido, no así el proceso Fisher-Tropsch que, de forma más o menos continuada, ha mantenido su interés hasta el presente. Una de las razones es su gran versatilidad respecto de la procedencia del gas de síntesis (mezcla de componentes gaseosos, rica en monóxido de carbono e hidrógeno), ya que éste puede obtenerse mediante gasificación no sólo de carbón sino de otras materias primas como gas natural, biometano, biomasa y residuos plásticos o a partir de mezclas CO2+H2O con el concurso de energía solar, tal y como se ha demostrado recientemente en el marco del proyecto europeo Sun to Liquid con la producción de jet-fuel mediante el uso de una torre solar. Asimismo, el gas de síntesis es el punto de partida para la obtención de diferentes productos con utilidad como combustibles y/o vectores energéticos (hidrocarburos, metanol, hidrógeno, amoniaco, etc.).

Producir combustibles sintéticos a partir de carbón no es sostenible desde el punto de vista medioambiental, pero esto no es así cuando se utilizan biomasa o residuos como materia prima. Un paso más allá es la producción de combustibles sintéticos a partir de CO2, fundamentalmente mediante procesos de hidrogenación catalítica, ruta que ha despertado gran interés en años recientes.

La procedencia del CO2 puede ser muy diversa: corrientes de combustión de centrales térmicas o procesos industriales, el biogás generado por digestión anaerobia de residuos (que puede contener hasta un 40% de CO2) o la captura directa del CO2 presente en el aire. No obstante, los procesos de captura de CO2 implican un consumo de energía y costes económicos adicionales, lo que contribuye a encarecer el precio de los combustibles así obtenidos.

De la misma forma, el hidrógeno necesario puede tener una gran variedad de orígenes, aunque el proceso óptimo en este momento, por su nivel de desarrollo tecnológico y su nula huella de carbono, es la electrolisis del agua mediante electricidad procedente de fuentes de energía renovables.

Existen más tipos de combustibles sintéticos sostenibles así como otras rutas de producción de los mismos, que se encuentran en diferentes grados de desarrollo, lo que da idea de las enormes posibilidades que ofrece este campo.

*David P. Serrano es director del Instituto IMDEA Energía y miembro de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales