Dos años de investigación en los laboratorios y plantas piloto del ICP dieron a la luz este producto, que le da a Ecopetrol una posición de liderazgo mundial en el desarrollo de esta tecnología.
Cargar aceite vegetal directamente en las plantas de las refinerías para producir biocombustibles es un hecho sin precedentes en la industria petrolera mundial, y este logro lo hizo Ecopetrol, al desarrollar BioCetano, un nuevo producto que se le adicionará al diesel en Colombia.
Hasta hoy, las refinerías sólo podían cargar hidrocarburos fósiles para generar productos derivados de estas cargas. Con el desarrollo de la nueva tecnología, ahora se puede cargar aceite vegetal, que mediante hidrotratamiento (adición de hidrógeno), genera BioCetano de alta calidad y con cero azufre, lo que constituye una ventaja competitiva.
A diferencia de las plantas de biodiesel, que transforman los aceites en combustibles para el transporte mediante la adición de alcohol en plantas diseñadas para cumplir esta función, el BioCetano se puede obtener en las plantas convencionales de la refinería; lo cual significa que para la implementación de este desarrollo no se requieren nuevas inversiones en plantas para producir el nuevo biocombustible.
El valor agregado para Ecopetrol es que usa la infraestructura existente, con unos ajustes en los procesos, y puede cargar el aceite vegetal, reduciendo costos y maximizando nuevas corrientes que pueden ser valorizadas con este producto.
Las investigaciones de Ecopetrol comenzaron en 1996, a la luz del nuevo boom mundial de los biocombustibles y que llevó a los expertos a buscar nuevos combustibles alternativos. Una patente canadiense de 1991 que certificaba el proceso de hidrogenación al aceite vegetal, así como literatura sobre pruebas industriales en el mismo sentido, iluminó el camino que debía seguir Ecopetrol en sus laboratorios.
A mediados de 2006 comenzaron los ensayos con los primeros barriles en plantas piloto del Instituto Colombiano del Petróleo, pero los resultados no fueron favorables. “Sabíamos que la técnica funcionaba y que debía dar resultados, así que seguimos ensayando con diferentes mezclas y condiciones de operación”, dijo el ingeniero químico Manuel Núñez Isaza, experto en hidrotratamiento del ICP y desarrollador de esta tecnología que está siendo patentada, la cual ya fue registrada como un nuevo producto tecnológico de Ecopetrol.
Un mes después habían logrado el proceso completo para producir lo que inicialmente bautizaron como BioCetano, dado que contiene 100% de cetano, que es el índice mediante el cual se mide la calidad del diesel.
Directo a la planta industrial
En 2007 las pruebas pasaron de plantas piloto a escala industrial, lo que requirió otros seis meses de trabajo para preparar los pasos del procedimiento a seguir, cuyo objetivo fundamental fue procesar aceite de palma en condiciones seguras para las personas, los equipos y el catalizador, involucrados en dicha pruebas.
Seis pasos debían surtir para abordar el procedimiento desde su inicio hasta el resultado final, pues si bien el método es aplicable desde un piloto, la técnica tenía que mejorarse para abordar todas las variables que pudieran ocurrir en la vida real en una planta.
La planta seleccionada fue la de Parafinas, en la refinería de Barrancabermeja, ya que reunía las condiciones necesarias para la prueba industrial, pequeña, con una capacidad de carga de 2 mil barriles por día.
Comenzó la carrera contra el reloj, pues era necesario definir las condiciones anticipadas de la planta con el desarrollo de modelos matemáticos de operación a diferentes condiciones; el diseño de los sistemas complementarios, entre ellos la forma como debía cargarse el aceite a la planta desde un carrotanque, así como su dosificación, para lo cual no estaba acondicionada la infraestructura.
En tercer lugar el estudio HAZOP, para adelantarse a los peligros que pudieran aparecer, ya que el aceite produce mayores temperaturas a las cuales trabaja la planta, lo cual requería un manejo adecuado del reactor para evacuar la energía generada, así como la disposición de los gases que libera el aceite para evitar la corrosión de los equipos.
El cuarto paso era el diseño de la prueba, de tal forma que se fueran introduciendo cambios lentamente en el proceso, ir midiendo sus efectos, e irlos aumentando de manera progresiva hasta el final. Por último, se realizó un trabajo de sensibilización con el personal que participaría en la prueba, para analizar conjuntamente los posibles peligros que se presentaran y convertirlos en variables de control.
Seis meses de preparación llegaron a su final cuando inició la prueba industrial, la cual cargó el aceite de palma proveniente de un carrotanque, equivalente a 250 barriles.
Se manejaron distintas concentraciones, desde 1% a 8% de BioCetano en diesel, con resultados exitosos. Por cada barril de aceite que entró a la planta salió un barril de BioCetano y se generó como principal subproducto agua y una pequeña cantidad de propano, el cual puede ser aprovechado como combustible.
Las lecciones aprendidas de este ejercicio se aplicaron en una segunda prueba industrial, que se realizó ya en una planta de mayor capacidad: Unibón, también en Barrancabermeja, que puede cargar hasta 20 mil barriles por día. Esta prueba, que sólo tuvo un día de duración, se realizó a finales de febrero y manejó concentraciones hasta 1,3%, debido a la mayor capacidad de carga que tiene. Los resultados fueron igualmente exitosos, ya que se cumplieron las tres condiciones de las pruebas: personal, equipos y catalizador a buen resguardo, con un nuevo producto de alta calidad y baja contaminación.
Ventajas competitivas
Desde el punto de vista tecnológico, los investigadores tuvieron que buscar las distintas formas de mezclar aceite con diesel, estabilidad de la mezcla a diferentes temperaturas, control de la reacción exotérmica y el manejo de gases que se producen durante el proceso y que hoy ya está controlado mediante las dos pruebas industriales. Ahora viene la optimización del proceso para producirlo en la refinería generando ventajas económicas.
Por ahora, el proceso en sí le reporta a Ecopetrol ventajas competitivas, en la medida en que no requiere hacer inversiones adicionales para poder cargar aceite vegetal en sus plantas y puede cambiar la carga, ya sea de biocombustibles o hidrocarburos, en el momento en que lo considere, teniendo en cuenta las variables de mercado y costos.
De igual manera, este nuevo producto marca Ecopetrol se puede adicionar en cualquier porcentaje al diesel. “Entre más porcentaje de BioCetano tenga el combustible mejor es el comportamiento en los motores”, expone Manuel Núñez.
La producción de BioCetano –que no contiene azufreigualmente valoriza corrientes que se generan en la refinería provenientes de distintas plantas y que pueden incrementar su índice de cetano mediante la adición del nuevo producto, incrementando su valor en el mercado y generando mayores ganancias a Ecopetrol.
Lo anterior le representa a Ecopetrol la posibilidad de incrementar su producción de diesel de una mejor calidad, en su estrategia de mejorar la calidad de los combustibles del país.
Aunque ya se realizaron pruebas preliminares del comportamiento del motor con BioCetano, en el ICP se adelantarán nuevos análisis para medir la relación de galón por kilómetro recorrido, pero las primeras aproximaciones muestran una reducción en el consumo del 10%, lo cual sería ideal para el medio ambiente.
A partir del conocimiento generado, que mejora la tecnología existente, ya se hizo una solicitud de patente y abre un nuevo mundo de posibilidades para lograr hacer el proceso aún más competitivo y eficiente.
Con todos estos avances Ecopetrol tiene la oportunidad de dejar su huella en el desarrollo de la tecnología energética en un campo tecnológico con viabilidad económica presente y futura en un horizonte de muchos años.
Así incursiona Ecopetrol en su estrategia como empresa de energía, generando nuevas tecnologías en un campo en el que hasta ahora está incursionando la industria mundial.
El hidrotratamiento
El aceite se procesa en las plantas de hidrotratamiento, que son plantas orientadas a la purificación de los hidrocarburos mediante la adición catalítica de hidrógeno a alta presión.
Cuando se procesan hidrocarburos provenientes del petróleo, el hidrógeno desplaza los átomos contaminantes como azufre y nitrógeno obteniéndose productos de mayor pureza.
Cuando se procesa aceite vegetal, el hidrógeno desplaza átomos de oxígeno y simultáneamente rompe las moléculas produciendo moléculas más pequeñas, transformando el aceite viscoso en un líquido cristalino con cero contenido de azufre y excelentes propiedades como combustible diesel.