¿Cuál es el papel del hidrógeno en la producción de combustibles limpios?

La normativa europea exige la optimización de las fracciones del petróleo

¿Qué es la hidrodesulfuración?

La hidrodesulfuración (HDS) tiene un gran potencial una vez que es el proceso principal en el que el hidrógeno reacciona con compuestos organosulfurados en presencia de catalizadores (CoMo o NiMo). Esta reacción química rompe los enlaces carbono-azufre para formar sulfuro de hidrógeno (H₂S). Posteriormente, el H₂S alimenta el proceso Claus para recuperar el azufre elemental (elemento químico puro). Esta tecnología desempeña un papel esencial en la producción de combustibles desulfurados con menos de 10 ppm de azufre, lo que impide la formación de dióxido de azufre durante la combustión en los motores, protegiendo así los catalizadores modernos.

¿Qué efecto tiene el hidrógeno sobre impurezas como el oxígeno y el nitrógeno?

Además del azufre, el hidrógeno se utiliza ampliamente para eliminar el nitrógeno y el oxígeno presentes en las cargas con el fin de no contaminar los catalizadores de craqueo, lo que a su vez disminuye las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx). El hidrógeno tiene una importante función adicional: mejorar la estabilidad de los combustibles durante su almacenamiento para evitar la formación de gomas o depósitos por oxidación en los motores.

Mecanismos para eliminar impurezas como el azufre y el nitrógeno

¿De qué forma elimina el hidrógeno los compuestos sulfurados?

El hidrógeno, introducido bajo condiciones térmicas específicas, desata una reacción catalítica que rompe los enlaces carbono-azufre de las moléculas. Este proceso genera sulfuro de hidrógeno (H₂S) gaseoso que, a continuación, se encamina hacia la recuperación de azufre elemental. Se trata de una tecnología esencial para producir combustibles con un contenido ultrabajo de azufre, lo que permite reducir las emisiones de SOx durante la combustión en los motores.

¿De qué forma elimina el hidrógeno los compuestos nitrogenados?

Para eliminar el nitrógeno de los hidrocarburos y producir combustibles de calidad, se utiliza hidrógeno a alta presión junto con un catalizador (níquel-molibdeno) que rompe los enlaces carbono-nitrógeno. El hidrógeno introducido se une luego al nitrógeno para formar amoníaco gaseoso (NH₃), el cual se elimina fácilmente mediante lavado. Esta tecnología ofrece varias ventajas, como obtener un combustible limpio y, sobre todo, evitar que el nitrógeno contamine los catalizadores de platino durante el reformado, lo cual es fundamental para lograr un índice de octano optimizado.

Ventajas del hidrocraqueo

¿Qué papel desempeña el hidrógeno en el hidrocraqueo?

El hidrocraqueo combina el craqueo térmico de las moléculas pesadas con la acción del hidrógeno. A alta presión, la introducción de hidrógeno rompe las moléculas complejas en fracciones más ligeras, como por ejemplo el queroseno. A diferencia del craqueo catalítico fluido (FCC), el hidrocraqueo utiliza una elevada presión de hidrógeno, lo que impide la formación de coque y ofrece la ventaja de obtener mayores cantidades de productos destilados de alta calidad. Esta tecnología valoriza los residuos de destilación que se generan en combustibles limpios, cumpliendo con las exigencias normativas.

¿Qué parámetros optimizan el hidrocraqueo?

Para optimizar el hidrocraqueo, existen cuatro parámetros esenciales relacionados con la introducción de hidrógeno:

• La elevada presión parcial del hidrógeno suministrado al proceso (de 100 a 200 bar), la cual es fundamental para enriquecer las moléculas craqueadas e impedir la formación de coque que contaminaría el catalizador.
• La relación hidrógeno-hidrocarburos, que requiere un gran exceso de gas para garantizar dicha presión, así como para disipar el fuerte calor de las reacciones.
• La pureza rigurosa superior al 90 % para asegurar la estabilidad de la presión de operación así como la calidad del catalizador.
• La cantidad de hidrógeno reciclado en continuo, ya que el uso de este exceso de gas garantiza la estabilidad de los mecanismos de hidrocraqueo.

El papel del hidrógeno en la petroquímica dentro de la transición energética

¿Qué futuro le espera al hidrógeno en la petroquímica?

Las nuevas normativas impulsarán el uso del hidrógeno, que representa el pilar estratégico para la producción de combustibles de síntesis sostenibles, como por ejemplo el equeroseno o el ediésel. El proceso consiste en combinar la producción de hidrógeno bajo en carbono (producido mediante electrólisis a partir de fuentes de energía limpias y renovables) con el carbono procedente de las tecnologías de captura de CO₂ en los gases de combustión industriales, con el objetivo de que el sector petroquímico reduzca su dependencia de los compuestos fósiles.

¿Por qué el hidrógeno tiene un papel estratégico para descarbonizar la industria petrolera?

La combinación de aceites vegetales o grasas con fracciones del petróleo como materia prima requiere cantidades importantes de hidrógeno para desencadenar reacciones que eliminen el oxígeno de los productos implicados. El hidrógeno ofrece la ventaja de transformar estos triglicéridos en hidrocarburos idénticos a los productos fósiles, pero de origen renovable. El desarrollo de esta tecnología permite a la industria producir biocombustibles a gran escala, lo que acelerará la descarbonización industrial. De este modo, el hidrógeno actúa como un mediador químico para integrar carbono renovable en las instalaciones existentes, impulsando así la economía circular.