Es probable que los esfuerzos para eliminar la industria química dependan de la biomasa, los desechos plásticos y el dióxido de carbono como fuente de materias primas para producir los químicos cotidianos que exige la sociedad moderna. Ésa es la conclusión de un nuevo informe publicado por la academia científica nacional británica, la Royal Society, que describe los desafíos clave que enfrenta el sector mientras busca alejarse de las materias primas basadas en fósiles. El objetivo del informe es informar a los responsables políticos sobre posibles opciones futuras para reducir la huella ambiental del sector.
Reducir la dependencia de la industria de materias primas derivadas de fósiles es esencial mientras el mundo se esfuerza por limitar los efectos del cambio climático antropogénico. Alrededor del 6% de las emisiones de carbono del mundo están asociadas con la industria química. Una gran parte de ellas son emisiones directas de la quema de combustibles fósiles para proporcionar las enormes cantidades de energía de las que depende el sector. Y al menos un tercio de las emisiones de la industria están ligadas al hecho de que obtiene alrededor del 90 por ciento de sus materias primas del petróleo, el gas natural y el carbón.
Pero como la sociedad depende tanto de los productos que produce la industria química (que se utilizan en todo, desde combustibles y materiales de construcción hasta bienes de consumo y productos farmacéuticos), no existe una manera fácil de reducir esas emisiones. En cambio, los científicos escriben en un nuevo informe señalando que el sector necesitará revisar completamente sus operaciones y encontrar formas de utilizar diferentes materias primas para fabricar los productos químicos de los que todos dependemos.
La dirección de la industria debe cambiar
«Para que esta industria cumpla plenamente sus compromisos de sostenibilidad tiene que electrificarse y alejarse de estas materias primas fósiles; es necesario que esto suceda a nivel mundial», dice la química inorgánica Charlotte Williams de la Universidad de Oxford en el Reino Unido, que fue miembro activo. . El grupo que preparó el informe.
«En lugar de que el petróleo y el gas natural sean los principales motores que tenemos ahora, habrá una variedad de materiales», añadió Graham Hutchings, de la Universidad de Cardiff, que presidió el grupo de trabajo.
Es probable que esta gama de materiales incluya biomasa, residuos de plástico y dióxido de carbono capturado de la industria, así como directamente del aire. Pero todas estas opciones conllevan sus propias complicaciones.
«Existen desafíos técnicos asociados con la descomposición de los componentes naturales de la biomasa: la química de síntesis de grandes macromoléculas naturales como la lignina y la celulosa y algunos otros carbohidratos», explica Williams. Señala que estas moléculas complejas deben descomponerse de manera eficiente en sustancias químicas básicas con las que la industria pueda trabajar. Si bien algunos de estos productos químicos pueden ser similares a los que utiliza la industria hoy en día, la biomasa también puede ofrecer nuevas vías para obtener materias primas más oxigenadas. Integrarlos en los procesos existentes puede resultar difícil, pero se beneficiará al mantener parte de la complejidad química existente en las biomoléculas. Otra consideración a la hora de utilizar biomasa para obtener materia prima química es el impacto que tiene en el uso de la tierra y el equilibrio que debe lograrse entre la producción de alimentos y la conservación de la naturaleza.
Al igual que la biomasa, el plástico también es químicamente difícil de descomponer en compuestos más simples que puedan reciclarse. «Hacer esto presenta muchos desafíos técnicos y dependen de la química del polímero. Especialmente en el caso de los polímeros de hidrocarburos (polietilenos y polipropileno) se requiere un gran consumo de energía», afirma Williams. «Así que hay opciones para pensar en diferentes químicas que podrían permitir recuperar esa química de deconstrucción: es un tipo de materia prima diferente a la biomasa, pero un desafío técnico similar».
El uso de dióxido de carbono obtenido de procesos industriales o directamente del aire también plantea desafíos en términos de los recursos necesarios para convertirlo en materiales útiles. ‘ Pensando en formas de hacer química de reducción en CO2 «Es un área muy activa y un desafío tecnológico muy importante, pero en general implica la demanda de energía e hidrógeno, y son necesarios en otros sectores, así como en la industria química, por lo que hay un equilibrio», señaló Williams.
Competencia por los recursos
En un esfuerzo por abordar algunos de los desafíos técnicos que enfrenta la industria química, Williams encabeza un nuevo centro de fabricación de materiales y productos químicos sostenibles en el Reino Unido conocido como Schema, que abrirá sus puertas la próxima semana. El centro reunirá a investigadores del Reino Unido e institutos de investigación internacionales, así como a 25 empresas que trabajan en las cadenas de suministro de la industria. «En Schema nos centramos especialmente en llevar las materias primas, exactamente los tipos que describimos (en el informe), con energía renovable, hasta los polímeros, llegando así hasta el producto final», señala. «Y estamos trabajando con usuarios finales en muchos sectores donde tienen un problema o una necesidad común en materia de ciencia de materiales».
Más allá de los desafíos técnicos asociados con el uso de nuevas materias primas, los autores del informe señalan que será necesaria una «amplia expansión de la energía renovable y el hidrógeno verde» para que la industria química alcance cero emisiones netas. Es probable que la competencia por estos recursos, así como por la propia materia prima, plantee un desafío importante a medida que la industria intenta descongestionarse. El informe señala que la «coordinación de políticas internacionales, intergubernamentales y a largo plazo» puede ayudar a facilitar la transición hacia una industria química neta cero, y advierte que «sin intervención, la transición a materias primas alternativas será larga y durará décadas». ‘.
El precio será otro factor importante. Esta semana los químicos escribirán en la revista. naturaleza Un análisis detallado proporcionado sobre lo que se requiere para descarbonizar una sola refinería de petróleo crudo estimó el costo entre 14 y 23 mil millones de euros (entre 12 y 20 mil millones de libras esterlinas). El coste total de sustituir las 615 refinerías del mundo para 2050 requeriría una inversión de 320.000 a 520.000 millones de euros al año durante el próximo cuarto de siglo.
Según Hutchings, la contención de costos significa que el desmantelamiento de la industria química será un proceso gradual, comenzando con la producción de productos químicos de alto costo. «Creo que lo que sucederá es que habrá una evolución natural de estos procesos y comenzará con materiales de alto valor: fragancias y tensioactivos y cosas así, donde las pequeñas empresas comenzarán a utilizar estos recursos», afirma. «En mi opinión, serán los productos químicos especializados (primero) y luego, eventualmente, llegarán a los productos químicos básicos porque, al final, los precios se fijarán».
