No sólo de gas natural podrían abastecerse las centrales generadoras de ciclo combinado en Chile en el futuro. La gasificación del carbón para la generación eléctrica ya está siendo probada en otras partes del mundo, con buenas perspectivas e importantes atributos, como una menor emisión de elementos contaminantes, en comparación a la tradicional quema de carbón.
¿Qué es la gasificación del carbón? En palabras simples, es la conversión del carbón a monóxido de carbono (CO) e hidrógeno (H). Esta conversión del carbón a gases se logra haciendo reaccionar el mineral a temperaturas por sobre los 800º C, con vapor de agua o con dióxido de carbono (CO2), siendo el primer proceso el de uso más masificado industrialmente. Como explica Alfredo Gordon, director y docente del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Concepción, “tanto el monóxido de carbono como el hidrógeno son gases combustibles, y su mezcla constituye lo que se denomina ‘gas de síntesis’. Este último es de vital importancia, pues constituye la materia prima, o la plataforma química, que permite generar prácticamente todos los productos que hoy se obtienen del petróleo”.
El gas de síntesis tiene un uso concreto en la generación eléctrica. Se trata de un proceso denominado ‘Ciclo Combinado de Gasificación Integral’ o ‘Integrated Gasification Combined Cycle’ (IGCC). Gordon destaca que “esta tecnología está a nivel industrial en unos pocos lugares y en intenso desarrollo con plantas demostrativas de 300 MW o más en varios lugares de Europa, Asia y Estados Unidos. Para el académico Ljubisa Radovic, doctor en Ciencias de Combustibles de la Pennsylvania State University de Estados Unidos, este proceso tiene un beneficio claro: “Evita quemar carbón, lo que reduce drásticamente el potencial de contaminación, sobre todo cenizas flotantes, hollín, dióxido de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOx); también tiene el potencial de ser mucho más eficiente (45%-50%) que la combustión convencional de carbón (35%)”. Además de estos beneficios, Gordon agrega que se pueden remover estos gases contaminantes y convertirlos en subproductos. “El gas limpio es quemado en turbinas y el exceso de calor de esta combustión es utilizado en un ciclo de vapor, en un modo muy similar a lo que ocurre en un ciclo combinado de turbina a gas. Todo este proceso resulta en una eficiencia mejorada con respecto a las plantas convencionales de generación eléctrica en base a la combustión de carbón pulverizado, y tanto o más importante que lo anterior, con una contaminación significativamente menor”.
Un inconveniente de esta tecnología es que las plantas del tipo IGCC resultan al menos 20% o más caras que las convencionales, costo que se traspasa al precio de la energía que producen. Sin embargo, Gordon adelanta que “es predecible que esta situación cambiará rápidamente, especialmente si se valoriza adecuadamente la disminución de contaminación, en comparación a las plantas convencionales de combustión a carbón”.
Pero no sólo la generación eléctrica se puede beneficiar de la gasificación del carbón. Industrias petroquímicas como Methanex han mostrado, según Gordon, interés en esta tecnología. “Como se sabe, la planta de Methanex es la mayor planta de metanol del mundo, y actualmente está casi paralizada por la falta de gas natural que recibía de Argentina. Una planta de gasificación permitiría generar el suficiente gas de síntesis para la plena producción de metanol en la planta de Methanex, y por ende su supervivencia en una situación de desabastecimiento de gas natural que tiene ribetes críticos”.
Gasificación del carbón en las profundidades
La conversión del carbón en gas de síntesis puede realizarse en un reactor o gasificador. Pero también existe otra alternativa, que se presenta cuando extraer el carbón es comercialmente inviable. Se trata de la tecnología llamada ‘Underground Coal Gasification’ (UCG) o ‘gasificación in situ’. Esta gasificación se realiza en el lugar en que está localizado el carbón, generalmente a profundidades bajo tierra. Como grafica Gordon, “en este proceso entran a tallar en forma muy relevante aspectos ajenos a la reacción química propiamente tal, como son la disposición geológica del carbón, su accesibilidad y la propagación del calor en los lugares en que ese carbón está depositado. Este último aspecto es muy importante, si se considera que la gasificación es una reacción endotérmica a alta temperatura, es decir, que consume energía que debe suministrase al sistema por algún modo interno o externo, y que dicha energía debe transferirse en forma de calor a todos los frentes en que se desee que ocurra la reacción de gasificación”. Como beneficios de esta tecnología, puede mencionarse que el gas de síntesis es más limpio y fácil de manejar que el carbón y que se producen importantes ahorros en personal y en transporte.
Para Radovic, en tanto, este proceso tiene claras ventajas para ser desarrollado en nuestro país, ya que a su juicio, “además de mejorar eficiencias y menor contaminación tradicional, ofrece la ventaja de capturar más fácilmente el CO2 que se produce, sobre todo en el clima de hoy, cuando Chile está ‘obsesionado’ con el efecto invernadero, en vez de preocuparse más de la contaminación tradicional, como el material particulado, el NOx, etcétera. Sólo se necesita carbón, y eso hay, tanto importado como el de Isla Riesco”.
Sin embargo, esta tecnología también tiene sus puntos en contra, ya que necesita para su desarrollo contar con diversos especialistas como geólogos, ingenieros de minas, especialistas en combustión y gasificación, lo que complejiza esta técnica. Además, la gasificación subterránea está sujeta a la calidad de la veta, su reactividad (facilidad con que reacciona el carbón con el gas que lo gasifica), las características de las rocas que contienen el carbón con respecto a la fluidez y flujo que pueden obtenerse para los reactivos y productos gaseosos, y las incertidumbres con respecto a los estados de segregación del material, entre otros factores. “Debido a algunas de estas complejidades y al inmenso costo que significaría explotar y fallar en el intento, es natural que mucho del trabajo de desarrollo e investigación con respecto a esta tecnología derive a sofisticados software de simulación, que predicen dichos modelos o simuladores frente a una batería de variables y parámetros que se pueden ingresar al modelo para realizar ‘experimentos virtuales’ en un computador”, concluye el académico de la Universidad de Concepción.
Gasificación en Chile: MulpunEnergy
En nuestro país, la gasificación del carbón in situ ya está dando sus primeros pasos. Se trata de MulpunEnergy, proyecto chileno-australiano que se desarrolla en Mulpún, comuna de Máfil (Región de Los Ríos). Es una sociedad entre Antofagasta Minerals y Carbon Energy (de Australia), que construirá una planta piloto de UCG. Actualmente, el proyecto se encuentra en el proceso previo al inicio formal de la construcción de la planta. Como señala Cristián Barrientos, gerente de proyecto de MulpunEnergy “estamos finalizando el desarrollo de la ingeniería de detalle; ya hemos avanzado con la construcción de un número importante de pozos que nos permitirán hacer un monitoreo permanente de las aguas subterráneas, y realizando las compras y cerrando contratos para comenzar hacia fines de este año con la construcción de la planta, que además contempla la construcción de los pozos direccionales de ignición, inyección de aire y producción”.
Esta planta piloto, que se espera entre en operación durante el primer semestre de 2012, permitirá evaluar parámetros relevantes para la eventual generación de energía eléctrica en ese lugar, como son la cantidad de gas (m3/h) y la calidad del gas (Kcal/m3), por lo que aún es prematuro saber con certeza cuántos MW podrían generarse en la zona por medio del gas de síntesis. En ese sentido, Barrientos adelanta que “si el comportamiento técnico y ambiental del proyecto piloto son adecuados, así como desde el punto de vista económico, como empresa estaríamos en condiciones de evaluar una fase de escalabilidad del proyecto, en la que con los datos obtenidos, podamos tomar las decisiones sobre las opciones más sustentables de utilización del gas de síntesis que se producirá. Ello significará trabajar en la ingeniería de un proyecto comercial e ingresar nuevamente al Sistema de Estudios de Impacto Ambiental”.
¿Significa esta iniciativa el desarrollo de la gasificación in situ en Chile?
Barrientos prefiere ser cauto al respecto: “Por el momento, nuestro equipo está 100% concentrado en el desarrollo del proyecto piloto en el yacimiento Mulpún. Dependiendo de los resultados que obtengamos, estaremos en condiciones de evaluar la posibilidad de explorar otros yacimientos carboníferos que cumplan con los requisitos técnicos que permitan el desarrollo de esta tecnología”, concluye.