Indice
1.
Introducción
2. Historia
3. Composición de la
orimulsión
4. La orimulsión y el riesgo
ambiental
6. Conclusión
7. Bibliografía
La Orimulsión representa la cumbre de la investigación petrolera en Venezuela, y
debido a una serie de características favorables, prometía
ser el combustible del siglo XXI para la producción de electricidad. Sin
embargo, es sabido que a pesar de las expectativas no ha logrado
calar en el mercado de los
combustibles.
La intención de este trabajo es la de analizar cuales son
las posibles causas que provocan esta situación. Para
esto, se
presentan y analizan diversos aspectos del producto,
tales como su composición química, propiedades
físicas, así como se analizan aspectos referidos al
impacto
ambiental del combustible en el ambiente.
Luego se presenta un estudio de lo que se cree son las
principales causas por las cuales la emulsión no ha tenido
la aceptación esperada como combustible para la
generación de energía, para finalmente presentar
las conclusiones que se pueden alcanzar en este
contexto.
A principios de la década de los ochenta, producto de la convulsionada situación que se vivía en el medio oriente, los precios del petróleo alcanzaron niveles nunca antes vistos en la historia de la producción de crudo. Venezuela, aislada de aquella problemática, vio como sus ingresos por concepto de venta de petróleo crecían de manera desbordante. En la misma época, se descubren yacimientos de pesados en la faja del Orinoco, y se determina que estos son de una magnitud extraordinaria, tanto que, aún en la actualidad se consideran los depósitos de crudo más grandes de todo el mundo. Dentro de aquella bonanza, y pensando en la necesidad de expansión ante un muy probable aumento de la demanda, se ideo un plan de desarrollo de gigantescas magnitudes con el fin de crear un complejo refinador que utilizaría como materia prima el crudo extraído de la faja recién descubierta. El hecho de que este petróleo fuese del tipo pesado, implicaba un reto tecnológico a la hora de transportar este material por sistemas de bombeo, algo necesario para la refinación por los métodos convencionales conocidos en la época.
Ante esta situación, El Intevep, en conjunto con
la Universidad de
los Andes, comenzaron una serie de estudios sobre posibilidades
para solventar el problema planteado. Una de las soluciones
propuestas era la de mezclar el hidrocarburo pesado con livianos,
a fin de hacerlo mas fluido, sin embargo, se trabajó en la
posibilidad de emulsificar el pesado y así hacerlo fluir.
Esta investigación se desarrollo por varios
años.
Para mediados de los ochenta, la situación mundial
había cambiado, los precios del crudo bajaron nuevamente,
se produjo una crisis de
presupuesto en el
país, y los ingresos que sustentaban e impulsaban los
sueños de expansión se desvanecieron. En este
punto, los estudios de emulsificación de pesados que se
encontraban bastante adelantados, se quedaban sin vigencia. Pero,
partiendo de la idea proporcionada por otro estudio sobre la
factibilidad
de utilizar el bitumen natural como combustible, se
decidió probar quemando la emulsión desarrollada.
El agua
presente en la emulsión, proporcionaba
características muy interesantes al ahora nuevo
combustible, las cuales serán descritas mas adelante. Es
así como se presenta la Orimulsión como una nueva
alternativa de combustible para las plantas de
generación de energía, sobretodo donde se utiliza
el fuel oil o el carbón como carburantes.
A partir de aquí, la investigación tomo otro rumbo, se comenzó a trabajar en el perfeccionamiento de este nuevo producto, y se desarrollaron patentes a lo largo de todo el proceso de producción, desde la obtención de la materia prima, hasta el transporte del producto; todas, incluyendo la del producto mismo, propiedad de la única empresa que produce la Orimulsión: Bitor, Bitumenes del Orinoco. Actualmente se produce Orimulsión-400, que es la ultima formulación del combustible, y de la cual se presentarán datos más precisos mas adelante.
3. Composición de la orimulsión
Como se ha dicho antes, la Orimulsión no es más que una emulsión de crudo pesado en agua. A grandes rasgos, su composición porcentual es de aproximadamente un 30% de agua, 70% de bitumen natural, y un agregado menor al 0,2 que representa la fracción de surfractante y estabilizante de emulsión. El surfractante es un tipo de alcohol etoxilato, y el estabilizante es monoetanolamina. El bitumen y el agua presentan diferencias de polaridad muy grandes, y como el agua y el aceite, no se mezclan naturalmente. Los etoxilatos y las aminas son moléculas polares, estas se adhieren a las partículas de crudo, rodeándolas completamente. La polaridad de las moléculas las hace solubles en el agua, solubilidad que logra la estabilización de las partículas de bitumen en el agua, evitando la precipitación.
Las características químicas de la Orimulsión-400 fueron evaluadas por Environment Canada y se presentan en la siguiente tabla:
Parámetro |
Composición |
Análisis Elemental (%p) Carbón Hidrogeno Oxigeno Nitrógeno Azufre Grupos de hidrocarburos(%p) Saturados Aromáticos Resinas Asfaltos Compuestos volátiles (ppm) Benzeno Tolueno Etilbenceno Xileno Hidrocarburos alcanos poliaromaticos C0–C4 (m g/g bitumen) Naftalenos Antracenos Otros Metales (ppm) Níquel Vanadio Sodio |
61,8 10,8 26,9 0,5 2,85
14 47 22 17
0 4 19 13
0,774 1,140 1,126
70-80 320 <30 |
Fuente: Environment Canada 1998.
Se observa aquí que la emulsión se compone principalmente de resinas y aromáticos, los cuales representan en conjunto más del 60% de su composición. También es importante notar que las concentraciones de compuestos volátiles y de poliaromaticos son relativamente bajas, cuando se compara con otros combustibles derivados de petróleo. Como ejemplo, se tiene que el fuel oil, presenta en análisis similares concentraciones de volátiles de mas de 450ppm, una concentración mas de 10 veces mayor a la que se observa para la Orimulsión. Lo transcendental de esto, es que estos compuestos son de muy alta toxicidad, teniendo estos un gran potencial cancerígeno. La relativamente alta concentración de metales se debe a que esta es una característica de los crudos pesados de la faja del Orinoco.
Propiedades físicas
Una de las más importantes propiedades de la
Orimulsión tiene que ver con su contenido de agua. Y es
que este previene la ignición espontanea del combustible.
Mas aún, como se ha visto, la cantidad de volátiles
presentes es muy baja, por lo que prácticamente todos los
vapores provenientes del combustible son de agua, los cuales no
son inflamables. Esto se evidencia en su alto punto de flash, alrededor
de 90ºC. La densidad de la
Orimulsión se encuentra entre la del agua de mar y el agua
pura, con una viscosidad
más de 20 veces menor que el bitumen original.
Propiedades físicas de la Orimulsión-400 |
|
Contenido de agua(%p) Tamaño medio de partículas(m m) Densidad(g/ml) Punto flash(ºC) Tensión superficial(mN/m) |
30 19 1,0095 >95 35 |
Fuente: Environment Canada 1998.
4. La orimulsión y el riesgo ambiental
Emisiones al ambiente
Durante la producción de energía a partir de
combustibles fósiles, se pueden producir emisiones de
trazas de elementos debido a la presencia de pequeñas
cantidades de impurezas en el combustible. Estas impurezas son
resultado del origen del combustible. Durante la combustión, estas impurezas pueden ser
emitidas al ambiente como partículas o compuestos
gaseosos. Aparte de esto, se pueden desprender compuestos
orgánicos producidos por la combustión
incompleta de los combustibles, así como reacciones que se
llevan a cabo en la combustión. A continuación se
muestra una
tabla comparativa de las emisiones para combustibles de extendido
uso y la Orimulsión:
Emisión de trazas de elementos (10-6 lb/mmBtu) |
|||
Contaminante |
Orimulsión |
Fuel Oil |
Carbón |
Arsénico Berilio Cromo Plomo Mercurio Níquel Selenio Vanadio Flúor Cloruro de hidrogeno |
2,9 0,3 0,16 0,9 <0,2 3,5 0,12 18,000 0,150 1,975 |
2,6 – 12 0,1 – 0,6 3 – 9 3 – 14 0,2 – 1 0,460 – 1,140 0,7 – 6 0,100 – 5,5 245 1,9 – 3,1 |
78 – 850 54 – 96 99 – 210 161 – 362 5,2 – 15,9 61 – 121 30 – 400 0,121 – 0,275 5,00 – 9,800 10,00 – 200,00 |
Fuente: EPA.
Emisiones de algunos compuestos orgánicos (10-6 lb/mmBtu) |
||||
Contaminante |
Orimulsión |
Fuel Oil |
Carbón |
Gas Natural |
Formaldehído Tolueno Volátiles |
4,7 21 2,000 |
7,5 – 56 4,8 – 20 5,000 |
1,5 – 6 0,7 – 3 2,500 |
7 –150 10 5,500 |
Fuente: EPA.
Se observa en estos datos que la concentración para las emisiones es bastante similar con respecto a otros combustibles, con la particularidad de que las emisiones de plomo y mercurio son menores en la Orimulsión que en el Fuel Oil y en el Carbón, siendo estos dos metales dos de los más peligrosos para la salud y el medio ambiente. Estos valores se basan en mediciones de emisiones no controladas. Utilizando métodos de control es posible reducir mucho más los contaminantes producidos en la combustión. Donde la Orimulsión presenta desventaja es en la emisión del Vanadio, pero esta se puede controlar por los métodos antes mencionados.
Otro contaminante asociado a la quema de combustibles
fósiles son las partículas finas, que son aquellas
con un diámetro de 10 micrones o menos. La
producción de partículas finas depende de la
composición del combustible, siendo por lo general
más propensos a producir partículas aquellos mas
pesados. Según la EPA, la Orimulsión produce una
porción mayor de partículas finas que el Fuel Oil,
cuando la combustión no es controlada. Usando un método de
control de emisiones, es posible reducir las emisiones muy por
debajo de los niveles del Fuel Oil, lo que le da ventaja a la
Orimulsión en este aspecto, ya que este tipo de control no
se utiliza en los sistemas que operan con Fuel Oil.
Otra de las ventajas del uso de la Orimulsión esta
relacionada con las emisiones de óxidos de
nitrógeno. El agua presente en la emulsión, sirve
de reguladora de la producción de estos gases,
presentando una menor cantidad de compuestos de nitrógeno
en los gases de combustión, comparando con otros
combustibles.
Comportamiento en el Agua
El medio de transporte de la Orimulsión a las plantas de
energía es tradicionalmente la vía marítima,
por lo que es importante considerar las consecuencias de un
derrame en el ambiente marino.
Al mezclarse con agua pura, la emulsión se rompe,
separándose el bitumen del agua de la emulsión. La
disolución de hidrocarburos en el agua es muy poca. Debido
a que la densidad del bitumen es algo mayor a la del agua pura,
este tiende a precipitar cuando no existen corrientes en el agua.
Debido al tamaño de las partículas, cualquier
mínima energía mantiene las partículas
suspendidas en el agua. El comportamiento
en agua salada es básicamente el mismo, con la
particularidad de que, dependiendo de la concentración de
sal y las condiciones de temperatura,
las partículas tienden a elevarse a la superficie, debido
a la diferencia de densidades. La Orimulsión, a diferencia
de otros hidrocarburos, no tiende a formar las
características "manchas" que se observan en los derrames
de combustibles derivados de petróleo, sino más
bien se dispersa formando especies de columnas dentro del agua.
Esto representa un problema real, ya que no son aplicables los
métodos de limpieza conocidos y en la actualidad no
existen métodos especializados para este fin. El
surfractante tiende a disolverse en el agua, pero este puede ser
descompuesto por bacteria hasta desaparecer.
Uno de los mayores contaminantes asociados con los hidrocarburos son los poliaromaticos. Estos son particularmente dañinos en ambientes acuáticos. Como ya se ha visto, la concentración de estos en la Orimulsión es relativamente pequeña, comparando con otros combustibles como el Fuel Oil.
5. La problemática de la Orimulsión
Como ya se ha visto, la Orimulsión presenta ciertos beneficios en su uso, sobretodo desde el punto de vista ambiental, cuando se compara con otras alternativas de combustible fósil. Sin embargo, desde el comienzo de su producción a escala comercial, ha presentado grandes dificultades para colocarse en el mercado, al punto que Bitor, la única productora del combustible se encuentra en dificultades económicas. La Orimulsión se utiliza en varios países del mundo como combustible para la producción de energía, pero su uso no ha sido tan difundido como esperaban sus productores, y esto se puede atribuir principalmente ha dos factores que son: dificultades técnicas, y problemas de imagen.
País |
Planta |
Fecha de arranque |
Producción |
Toneladas/año. |
|
Japón |
Kashima-Kita |
1991 |
220 + vapor |
750,000 |
|
Japón |
Kansai Electric- Osaka#4 |
1994 |
156 |
200,00 |
|
Japón |
Hokkaido Electric Power-Shiriuchi#2 |
1997 |
350 |
120,000 |
|
Italia |
Enel-Brindisi |
1998 |
2X660 |
1,400,000 |
|
Italia |
Enel – Fiume Santo |
1999 |
2x320 |
1,200,000 |
|
Dinamarca |
S.K Power Asnaes |
1995 |
640/700 |
1,400,000 |
|
Canadá |
NB Power Dalhousie |
1994 |
315 |
800,000 |
Plantas que utilizan Orimulsión en el mundo(Fuente: Bitor).
Dificultades Técnicas
Para la utilización de la Orimulsión como
combustible, es necesario la utilización de ciertos
aditamentos para obtener un mejor desempeño de esta. Uno de estos aditamentos
viene a ser un suplidor de hidróxido de magnesio, que
sirve como inhibidor de la corrosión. En formulaciones previas del
combustible se había agregado este aditivo en forma de
nitrato de magnesio, pero, la practica llevo a determinar que era
más efectivo el agregar el magnesio de manera directa. Las
características de este suplidor dependen de las
caracteristicas y configuración de la planta y requiere un
estudio especifico para cada caso.
Otros componentes de importancia son los relativos al control de emisiones. Las plantas que utilizan Orimulsión están equipadas con sistemas de desulfuracion de gases(FGD por sus siglas en ingles) además de sistemas de precipitadores electrostáticos(ESP). Los FGD permiten reducir las emisiones de trazas de elementos, mientras que el ESP permite reducir la emisión de partículas finas hasta niveles muy bajos. El ESP es indispensable para el trabajo con Orimulsión, mientras que el FGD es importante para la reducción de la emisión de Vanadio y níquel. Estos equipos son exigidos por Bitor a sus clientes para la utilización del combustible.
La gran mayoría de las plantas de energía, no utilizan estos dispositivos de control o se utilizan de manera ineficiente, particularmente en aquellas donde se trabaja con Fuel Oil. Todo este equipamiento adicional, implica un costo adicional a la hora de invertir en un sistema de generación de energía, lo que llevaría a inversionistas a preferir sistemas convencionales, que cubran sus necesidades además de las regulaciones ambientales. Solo en caso de que las regulaciones ambientales se vuelvan más severas, es que tendría mas peso como opción la utilización de sistemas basados en Orimulsión.
Problemas de imagen. El caso Florida.
A mediados de los noventa, la empresa
Florida Power & Light comienza a desarrollar un proyecto para
utilizar la Orimulsión en una de sus plantas ubicada en
Parrish, Florida. Esta sería la primera
implementación del combustible en territorio
norteamericano, e implicaba una cuantiosa inversión, así como la
aprobación del gobierno del
estado de
Florida. Al salir a la luz este
proyecto, comenzó una enorme campaña de
oposición y desprestigio en contra de la
utilización del nuevo combustible. Frentes ambientalistas
y grupos de
consumidores, entre otros, iniciaron campañas de oposicion
evidentemente aupados por competidores en el área de los
combustibles. De hecho, uno de los primeros grupos en oponerse a
la utilización del combustible fue la Asociación
Americana del Carbón, que se vería seriamente
afectada por la introducción de este nuevo
combustible.
Entre los grupos que se oponían a la
Orimulsión se encontraban grupos ambientalistas como
Sierra Club y el FCAN, dos de sus más duros objetores. A
continuación se presenta parte de un articulo del FCAN
titulado "Orimulsion: Protecting FP&L While You
Become Guinea Pigs" (Orimulsión: Protegiendo a FP&L
mientras ustedes se convierten en conejillos de indias)
que se puede encontrar en su pagina web
(www.fcan.org) y que da una idea de la visión que se
había creado para el combustible:
"La Orimulsión es una barata y abundante brea venezolana,
la cual el más grande inversionista de nuestro estado,
Florida Power & Light, quiere quemar en su planta cercana a
Parrish, FL. Su promotor, Bitor Inc. (con base en South Florida)
ha negociado un dulce acuerdo entre FP&L y el gobierno
venezolano, para asegurar una fuente de combustible más
barata para sus plantas de poder"
En este articulo el presidente de la asociación esgrime
sus argumentos en contra de la Orimulsión, entre las
cuales se encuentra la preocupación ante un posible
derrame, el supuesto aumento de las emisiones de CO2 y
NOx, la toxicidad del surfractante, emisión de
partículas, entre otras. Estas ideas son las mismas que
exponían todos los demás grupos que se
oponían a la utilización del combustible. Partiendo
de lo explicado en secciones anteriores, se puede concluir que
muchos de estos argumentos no eran del todo validos. Al final, el
gobierno de Florida votó en contra de la aprobación
del proyecto de FP&L. Este revés produjo un grave
daño a la imagen del producto, poniendo en duda las
ventajas que aseguraba tener.
Estos problemas Provocaron que las expectativas de utilidades de la empresa Bitor no fuesen alcanzadas, poniendo en duda la estabilidad financiera de la compañía, al punto que PDVSA piensa venderla, más aun cuando las investigaciones de la corporación venezolana en el campo de los pesados se dirigen a la obtención de crudos ligeros y medianos partiendo de los pesados, o lo que se ha llamado crudo sintético, y ya no a la utilización de los bitumenes de manera directa. Esto representa un factor de riesgo que es evaluado por inversionistas que buscan una fuente de combustible estable y confiable, factor agravado aun más por la situación política que atraviesa actualmente Venezuela. Una de las banderas que hondeaba con mas fuerza Bitor a la hora de promocionar su producto, es que Venezuela había sido el productor de crudo más confiable del mundo, ó por lo menos lo fue, hasta los sucesos de este año.
La Orimulsión, cuando es utilizada con la
tecnología
adecuada, representa una fuente de energía alternativa muy
atractiva, sobretodo desde el punto de vista ambiental. Sin
embargo, las fuentes de
energía alternativas atractivas nunca son bien recibidas
en el mundo del mercado energético. La Orimulsión
no fue la excepción a esto. Mas que verdaderos
obstáculos técnicos, la Orimulsión a tenido
que enfrentarse a poderosos intereses económicos y
políticos, que no están dispuestos a compartir su
posición con nadie. Esta historia se ha repetido muchas
veces con otras nuevas
tecnologías en el área energética, y por
lo general lleva mucho tiempo y esfuerzo
lograr un lugar dentro de este tan competitivo campo.
Pero no se puede decir que la insignia de la innovación tecnológica venezolana
tenga un futuro promisorio, ya que los cambios políticos
que se suceden actualmente dentro de Petróleos de
Venezuela, no dejan una visión muy clara de cual
será el destino del combustible.
Wade, Quimica Organica.
Bitor. www.orimulsionfuel.com
Sierra club. www.sierraclub.org
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