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Riesgos y oportunidades para la industria química

Cambios estructurales en el sector de la energía

Redacción QU01/10/2006
Un suministro de energía seguro es una de las necesidades básicas de nuestra economía y, en especial, de la industria química, y ello por dos razones. Por un lado, la industria química se cuenta entre los sectores industriales con mayores necesidades energéticas. Por otro, el petróleo, que sigue siendo con mucho la fuente de energía más importante, también es una materia prima indispensable para la industria química. En el futuro, la energía será cada vez más cara, por el aumento que se espera en la demanda mundial, por el mayor esfuerzo que requerirá la explotación de nuevos yacimientos petrolíferos y por las necesidades de protección del medio ambiente. La concurrencia de estos factores supone un cambio estructural en la generación y el uso de la energía, que plantea riesgos y que, al mismo tiempo, ofrece buenas posibilidades para la industria química.
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En las próximas décadas, las necesidades mundiales de energía van a crecer considerablemente. La Agencia Internacional de la Energía (IEA), en su informe World Energy Outlook 2005, prevé que el consumo crecerá un 50 por ciento de aquí al año 2030 si “la actividad económica se sigue desarrollando como hasta ahora” y si los países mantienen sus políticas económicas actuales. Aunque los gobiernos adoptasen las medidas que en este momento se están valorando, el incremento en el consumo seguiría siendo de alrededor del 37 por ciento. La causa de este crecimiento se debe, especialmente, a las necesidades energéticas en alza de los países en desarrollo y de los que se encuentran en el umbral del desarrollo, sobre todo China y la India que, con sus economías en expansión y su enorme población, están disparando el alza de las necesidades energéticas mundiales.

Necesidades en alza, dependencia de las importaciones y cambio climático

Las fuentes de energía fósiles, es decir, el petróleo, el carbón y el gas natural serán las encargadas de responder a buena parte de las nuevas necesidades de energía. El petróleo tiene todas las papeletas para mantenerse como el combustible más importante, entre otras cosas por su papel esencial en el transporte. El gas natural es un combustible con bastante futuro: tiene un menor impacto en el efecto invernadero, existen reservas seguras en cantidades relativamente grandes, e incluso es posible extraerlo de fuentes “no convencionales”, como el metano de los lechos de carbón, el gas natural fuertemente unido a roca dura, los hidratos de metano y los depósitos de gas existentes en acuíferos. La importancia del carbón, en cambio, debería disminuir, y sólo se espera que aumente la demanda en China y la India.

El mundo occidental depende de las importaciones

Este desarrollo tiene sus consecuencias, porque las principales reservas de petróleo y gas se encuentran en Oriente Medio y el Norte de África. También existen grandes reservas de gas natural en Rusia. Todo ello hace que el mundo occidental dependa cada vez más de las importaciones procedentes de países con una situación política incierta. El anterior Presidente de la Comisión Europea, Romano Prodi, advirtió en enero de 2004 que “al ritmo actual, la dependencia europea de las importaciones de petróleo aumentará hasta el 70 por ciento o más en el horizonte de 2025”.

Asimismo, las necesidades de energía de los propios países exportadores también están aumentando, lo que podría propiciar una reducción de la disponibilidad de oferta en el mercado mundial. Según la Agencia Internacional de la Energía, para adaptarse al incremento de la demanda, los países exportadores de petróleo deberán hacer grandes inversiones en los próximos años; si no las hacen, el precio de la energía en el mercado mundial podría aumentar sensiblemente. La energía nuclear cubre el 6,7 por ciento de las necesidades energéticas mundiales. En algunos países, con Francia a la cabeza, este porcentaje es mucho mayor. El futuro de la generación eléctrica nuclear depende en gran medida de decisiones políticas y económicas.

El cambio climático está causado por los “gases de invernadero”, que absorben la radiación térmica emitida por la superficie del planeta y evitan que escape al espacio

Cambio climático

Desde la perspectiva actual, el cambio climático es un fenómeno con un tremendo impacto para el ser humano, para la sociedad y para la economía. El cambio climático está causado por los “gases de invernadero”, que absorben la radiación térmica emitida por la superficie del planeta y evitan que escape al espacio. El gas de invernadero con mayor impacto cuantitativo es el dióxido de carbono (CO2), que se genera en la combustión de combustibles fósiles tales como el petróleo, el carbón y el gas natural. Otros gases de invernadero son el metano (CH4), el óxido nitroso (N2O), los hidrofluorocarbonos parcialmente halogenados (HFC), los perfluorocarbonos (PFC) y el hexafluoruro de azufre (SF6).

La industria de seguros está registrando un incremento sensible de fenómenos meteorológicos extremos, tales como huracanes o mareas de tormenta. En los próximos años, se espera que aumente el número de inundaciones y sequías, lo que generará una ingente carga económica para las economías nacionales. El Comité Intergubernamental sobre el Cambio Climático estima que un aumento de la temperatura planetaria de 2,5 ºC absorbería entre el 1,5 y el 2 por ciento del PIB mundial en el futuro.

Para mitigar las consecuencias del calentamiento mundial, el Consejo de la Unión Europea se fijó en 1996 el objetivo de limitar el incremento de la temperatura de 2 ºC. Sin embargo, para ello sería preciso que el nivel mundial de emisiones de gases de invernadero se redujera entre el 15 y el 50 por ciento para el año 2050.

El acuerdo internacional más importante para la reducción de las emisiones de gases de invernadero es el Protocolo de Kyoto, en virtud del cual los países industrializados firmantes se comprometen a recortar sus emisiones de gases de invernadero en determinados porcentajes, con respecto a los niveles de 1990. Los países tienen la opción de cumplir sus obligaciones invirtiendo en proyectos de reducción de las emisiones de gases de invernadero en países en desarrollo, o mediante esfuerzos de cooperación con otros países industrializados.

El 2005, la Unión Europea puso en marcha un sistema que permite que quienes contaminan compren y vendan cuotas de emisión de gases de invernadero. La UE tratará de rebajar los niveles de gases de invernadero reduciendo gradualmente el número de estos permisos.

Los esfuerzos internacionales para invertir el curso del cambio climático se están viendo dificultados por Estados Unidos, país responsable de más de un tercio de las emisiones mundiales de dióxido de carbono de origen antropogénico, pero que no ha ratificado el Protocolo de Kyoto.

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El uso eficiente de la energía, las energías renovables y el hidrógeno

La situación que acabamos de esbozar ha propiciado iniciativas nacionales e internacionales para encontrar soluciones a la llamada “crisis de la energía” y garantizar un suministro de energía sostenible. La reducción del consumo energético mediante un uso más eficiente de la energía y la producción de energía a partir de fuentes renovables son dos de las salidas a las estrecheces energéticas que se anticipan.

Uso eficiente de la energía

Aunque en el debate público se ningunea su influencia, el mayor potencial de reducción de las emisiones de gases de invernadero pasa por hacer un mejor uso de la energía en los edificios, el transporte y los procesos industriales.

Por ejemplo, en la Unión Europea la energía que se utiliza en los edificios supone, a grandes rasgos, un tercio del consumo energético total. Y existe potencial para recortar ese consumo, tanto en los edificios antiguos como en los nuevos. Ya existe un buen número de viviendas que utilizan energía solar o geotérmica, que cuentan con buenos aislamientos y con conceptos sofisticados de ventilación y que, por lo tanto, requieren una calefacción mínima. En lo que respecta a los edificios industriales y administrativos, a partir de 2006 entrará en vigor una nueva Directiva de la UE que exigirá una “aprobación energética” en todos los edificios no residenciales, y que se espera que promueva la eficiencia energética. También se encuentran en curso varios proyectos de investigación, que estudian cómo sería posible desarrollar las normas sobre ahorro de energía en edificios de oficinas.

En los próximos años se harán otros esfuerzos para mejorar la eficiencia energética de los procesos industriales, un factor económico con una importancia cada vez mayor, a medida que aumentan los costes del combustible. Existe potencial de ahorro en varios campos: sistemas neumáticos, bombas y otros sistemas con accionamientos electromotorizados, por no hablar del aprovechamiento del calor y el frío de los procesos. En 2005, la Agencia Alemana de la Energía (DENA), con sede en Berlín, inició una campaña de relaciones públicas en cooperación con ministerios, asociaciones profesionales y empresas para promover un uso más eficiente de la energía en la industria germana. Hay una serie de tecnologías de alta eficiencia, como la calefacción centralizada o las centrales combinadas de generación eléctrica y calefacción, que pueden ayudar a mejorar la eficiencia en la generación de energía.

En la Unión Europea la energía que se utiliza en los edificios supone, a grandes rasgos, un tercio del consumo energético total

Energías renovables

Las fuentes renovables de energía, como la energía geotérmica, la hidroelectricidad, la energía solar y la eólica producen energía sin liberar CO2. Su contribución al suministro primario mundial de energía era de aproximadamente el 2,7 por ciento en 2002. La biomasa y el empleo de los residuos domésticos en la generación de energía aportaba otro 10,8 por ciento. La Unión Europea se ha fijado el objetivo de que sus Estados miembros generen el 20 por ciento de su consumo energético a partir de fuentes renovables en el horizonte de 2020. Para alcanzar este objetivo, la UE apoya actividades de I+D en este terreno mediante iniciativas especiales.

Aparte de las conocidas instalaciones que utilizan la energía solar para producir agua caliente, y de la generación de electricidad fotovoltaica, las centrales eléctricas solares térmicas constituyen otra prometedora alternativa. Estas centrales eléctricas a gran escala disponen de reflectores que recogen la radiación solar. El calor absorbido se emplea para producir vapor, que a su vez acciona un generador de turbina que produce electricidad. Después de unos pocos años de exposición a los rayos solares, estas centrales podrían producir una cantidad considerable de electricidad, y muy probablemente a precios competitivos. Por desgracia, sólo funcionan en emplazamientos con abundante irradiación solar, por ejemplo California, en donde este tipo de centrales de generación se viene usando desde hace algún tiempo. En España también se han instalado varias centrales piloto de este tipo. Los mejores emplazamientos se encuentran en las regiones más soleadas del planeta, por ejemplo, los desiertos del Norte de África. La electricidad producida en estas regiones podría exportarse a Europa mediante redes de alta tensión de corriente continua.

En lo que respecta al transporte, los combustibles fabricados a partir de productos vegetales están ganando en importancia.

Hidrógeno y pilas de combustible

Otra fuente de energía prometedora es el hidrógeno. Al igual que la gasolina o la electricidad, se trata de una fuente de energía secundaria, es decir, que no se da en estado nativo en la naturaleza, sino que requiere de energía para su producción. En escenarios a largo plazo, el hidrógeno tiene un papel importante, especialmente en el transporte, porque es posible producirlo con ayuda de fuentes de energía renovable, y porque es móvil. El hidrógeno, por ejemplo, permitiría propulsar vehículos indirectamente mediante energía solar, eólica o hidroeléctrica.

Estados Unidos y Japón son los pioneros del hidrógeno como fuente de energía, aunque en los últimos años la Unión Europea se ha puesto a su nivel y actualmente patrocina proyectos de gran escala para el desarrollo de tecnologías de hidrógeno y normas sobre el uso del hidrógeno. La industria de automoción, por su parte, también ha dedicado durante la última década recursos considerables al desarrollo de automóviles de hidrógeno.

En principio, el hidrógeno puede emplearse como combustible de los motores de explosión convencionales. El fabricante BMW le está dedicando un especial interés a este concepto, mientras los demás constructores, en su mayoría, están optando por desarrollar vehículos con pilas de combustible. A diferencia de la combustión del hidrógeno, en la que se “quema el combustible”, en las pilas de combustible el hidrógeno se utiliza de forma electroquímica, generando electricidad con alta eficiencia. Dicha electricidad puede emplearse para propulsar un motor eléctrico. Las pilas de combustible también se emplean en aplicaciones estacionarias, tales como las plantas combinadas de generación de electricidad y calor, o en aparatos móviles, como teléfonos móviles u ordenadores portátiles.

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Cómo aprovechar el potencial de la crisis: nuevos campos de actividad para la industria química

Para la industria química, este desarrollo del sector energético tiene la máxima importancia, puesto que el petróleo se emplea como fuente de energía y, al mismo tiempo, es la materia prima más importante. Por si fuera poco, la industria química tiene un consumo intensivo de energía, y los precios desorbitados de la energía la afectan de forma desproporcionada. Con todo y con eso, la actual crisis de la energía y el cambio estructural que se anticipa en el horizonte ofrecen también una serie de oportunidades en nuevos campos de actividad. Veamos algunos ejemplos:

Suministro de energía

La liberalización de los mercados europeos de la energía ha abierto a algunas empresas posibilidades comerciales en mercados futuros, al tiempo que les ha permitido asegurarse el suministro energético para sus propias operaciones. Por ejemplo, BASF y la rusa Gazprom son accionistas del suministrador de gas natural Wingas. En 2005, BASF, Gazprom y la eléctrica alemana E.on crearon la empresa conjunta North European Gas Pipeline Company, que construirá un gaseoducto que atravesará Rusia y el Mar Báltico para abastecer de gas natural a Europa Occidental.

Servicios energéticos y contratación

Desde hace muchos años, el consumo de energía y la eficiencia energética han sido factores económicos importantes para la industria química. Durante décadas, la industria ha acumulado un know-how muy especial, que puede ahora beneficiar a otros sectores. Los departamentos de energía de las empresas químicas han empezado a ofrecer de forma creciente su saber hacer, así como servicios energéticos relacionados, a terceras partes del mercado, en ocasiones a través de nuevas spin-off independientes. Sus recursos les permiten planificar, financiar, construir y explotar instalaciones de generación eléctrica para la industria de procesos. De este modo, se están convirtiendo en actores importantes en un mercado en alza de contratación de servicios. Buenos ejemplos son los de Bayer Industry Services o Infraserv Höchst, cuyas divisiones de energía financian, construyen y explotan centrales eléctricas para las industrias química y farmacéutica.
La liberalización de los mercados europeos de la energía ha abierto a algunas empresas posibilidades comerciales en mercados futuros

Hidrógeno y pilas de combustible

El potencial del hidrógeno como fuente de energía está abriendo nuevas líneas de actividad. Por un lado, las empresas químicas poseen con frecuencia décadas de experiencia en manipulación de hidrógeno, que es un material de partida de importantes procesos a gran escala. Esto es un know-how que puede venderse. Por otro, la industria química es hoy por hoy el principal productor mundial de hidrógeno, que se genera como subproducto en la producción a gran escala de cloruros. Sólo en el Industriepark Höchst de Frankfurt se producen cada año 30 millones de metros cúbicos de hidrógeno. Durante los próximos años, parte de esta producción se destinará a “Zero Regio”, un proyecto de la UE auspiciado por Infraserv Höchst.

Las pilas de combustible necesitan catalizadores y membranas. Ahí, de nuevo, las empresas químicas cuentan con los conocimientos necesarios para suministrarlos. Varias empresas químicas han unido sus fuerzas para crear Pemeas GmbH, una empresa que fabrica membranas y catalizadores para pilas de combustible de alta temperatura.

Aislamientos

La industria química contribuye a la mejora de la eficiencia energética en los edificios mediante materiales aislantes basados en el poliuretano y el poliestireno. A la vista del interés de la UE en la mejora de la eficiencia energética tanto en edificios existentes como de nueva construcción, el desarrollo y la producción de materiales aislantes será un mercado que crecerá considerablemente. BASF, que ofrece materiales aislantes de poliestireno, ha tomado posiciones en este mercado de forma precoz, y su “casa de tres litros” (proyecto piloto que demuestra que una vivienda puede consumir para su acondicionamiento térmico 3 litros de combustible por metro cuadrado y año) ya ha despertado cierto interés. Otro ejemplo es el de Bayer MaterialScience, con sus materiales aislantes en poliuretano. Algunas empresas químicas ya han empezado a unir fuerzas con fabricantes de materiales de construcción y con constructores de viviendas “llave en mano”, que también ofrecen numerosas oportunidades. En los próximos años se espera una actividad significativa, en especial en la reforma de edificios antiguos y en la mejora de la eficiencia energética en edificios no residenciales.
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Captura y retención de dióxido de carbono

Actualmente se está hablando mucho de separar el dióxido de carbono en las propias centrales eléctricas, y almacenarlo. Para separar el dióxido de carbono de los efluentes gaseosos puede recurrirse a la absorción mediante distintos disolventes, o a la adsorción mediante membranas de separación de gases. Otra opción es la de la combustión con oxifuel, en el que la combustión se efectúa en presencia de oxígeno casi puro, en lugar de aire. El dióxido de carbono atrapado podría inyectarse en formaciones geológicas, tales como campos petrolíferos o yacimientos de gas natural agotados, acuíferos salinos o lechos de carbón. También se está estudiando la retención geológica del dióxido de carbono en los fondos oceánicos.

Su experiencia en la limpieza del gas natural con metil dietanolamina activada (MEA) ha servido a BASF para desarrollar un nuevo proceso para la captura por absorción de dióxido de carbono. Esta tecnología, que la empresa está actualmente desarrollando conjuntamente con un fabricante japonés de plantas, facilitará el almacenamiento final del dióxido de carbono.

Todavía hay que esperar a ver si estas tecnologías consiguen madurar. No se espera que las primeras centrales económicamente rentables basadas en estas innovadoras tecnologías entren en explotación antes de 2025. Igualmente, los métodos actualmente conocidos de separación del dióxido de carbono reducen la eficiencia de las centrales eléctricas. Este problema sólo puede remediarse mediante actividades intensivas de I+D que permitan construir plantas que hagan un uso más eficiente de la energía primaria.

Conclusión

Las reservas de petróleo y gas son suficientes para nuestras necesidades actuales, pero no para legarlas a las generaciones futuras. Por esta razón, es inevitable que, a largo plazo, se produzca un cambio estructural en el suministro de la energía. Si los países industrializados se implican activamente en este proceso, desarrollando tecnologías más eficientes e impulsando el uso de las energías renovables, habrá más posibilidades de conseguir un suministro de energía sostenible, lo que a su vez garantizará el futuro de la infraestructura industrial de esos mismos países. El compromiso de la industria también permitirá generar un know-how que se necesita con urgencia, a la vista del aumento en todo el mundo de las necesidades energéticas y de la incidencia del cambio climático.
Este artículo ha sido proporcionado por el departamento de prensa de la feria Achema (mayo 2006), en la que se celebró un debate con diversos expertos:

• Pierre-Henri Bigeard, Institut Français du Pétrol, Vernaison/F

• Dingyi Hong, Sinopec China Petroleum & Chemical Corporation, Beijing/PRC

• Derek Lake, General Manager Sasol Technology Ltd., Sasolburg/ZA

• Dr. Peter Reimers, Vicepresident Europe ADM European Management Holding GmbH, Hamburg/D

• Prof. Wim Soetaert, European Technology Platform For Industrial Biotechnology, University of Ghent/B