METODO FISCHER-TROPSCH

El proceso Fischer-Tropsch es un método mediante el cual se obtienen combustibles líquidos tales como gas oíl, gasolina, queroseno etc. a partir de monóxido de carbono e hidrógeno gaseosos. Este procedimiento fue ideado por los químicos alemanes Hans Tropsch y Franz Fischer, en el entorno del año 1920.Unos años más tarde, este proceso fue muy importante en Alemania, ya que debido al desencadenamiento de la Segunda Guerra Mundial, conseguir petróleo o sus derivados se tornó muy difícil para este país, y por el contrario, el carbón era muy abundante, de manera que se pudo obtener el CO a partir del carbón (a través de un procedimiento llamado gasificación) y mediante el proceso Fischer Tropsch, sintetizar hidrocarburos. El proceso Fischer Tropsch también fue muy usado en Sudáfrica, en los años 1950, cuando este país sufrió escasez de petróleo debido al boicot internacional. En este país también existen grandes cantidades de carbón, que fueron aprovechadas para sintetizar combustibles con este procedimiento. Las plantas sintetizadoras de combustibles mediante proceso FT están funcionando actualmente en este país, produciendo el 41% del combustible consumido por automotores. Las reacciones que suceden en este proceso son las siguientes:

Para producir parafinas:

nCO+(2n+1 )H 2↔CnH 2n+2+n H 2O

Para producir olefinas:

nCO+(2n )H 2↔CnH 2n+n H 2O

Ambas son reacciones que liberan gran cantidad de calor, es decir, son altamente exotérmicas.

También ocurren algunas reacciones paralelas, no deseadas como:

Formación de metano:

CO+3H 2↔CH 4+H 2O

Formación de alcoholes:

nCO+(2n )H 2↔CnH 2n+1OH+(n−1)H 2O

Formación de carbono sólido:

2CO↔C(s)+CO2

El procedimiento Fischer Tropsch se realiza bajo condiciones de alta temperatura y presión, para aumentar el rendimiento del proceso. La reacción se acelera mediante catalizadores de hierro o cobalto. Las principales reacciones del procedimiento tienen varias etapas, que incluyen al principio al adsorción de monóxido de carbono sobre el catalizador, luego el comienzo de la polimerización al formarse un grupo metilo, y más tarde la polimerización para obtener el hidrocarburo. Las ventajas de este proceso consisten en la baja proporción de azufre encontrada en el gas oíl obtenido a través del proceso FT (lo cual es favorable para el medio ambiente) y el alto contenido de cetano, que se debe a su baja proporción de compuestos aromáticos. Sin embargo, los mismos

productos obtenidos con el proceso FT, también puedes obtenerse de manera más simple a partir del refinamiento de petróleo. Las plantas necesarias para realizar el proceso FT tienen un alto costo de instalación, y además tienen un impacto negativo sobre el medio ambiente, dado que la emisión de CO2 en este tipo de plantas es muy alta, casi el doble de lo emanado en una planta de refinamiento de petróleo. De modo que la utilización del proceso FT sólo tiene cuando el petróleo es caro o escaso y se cuenta con una gran fuente de carbón o gas natural. Una de las ventajas para los países que deciden obtener combustibles mediante esa vía, es la independencia energética respecto de los países ricos en petróleo. En contrapartida, habría que considerar el efecto negativo ambiental. Existe otro procedimiento mediante el cual se pueden obtener hidrocarburos líquidos a partir de CO e hidrógeno, y es la licuefacción directa del carbón, proceso que tiene aproximadamente las mismas ventajas y desventajas que el proceso FT.

1.El proceso de Fischer-Tropsch es una reacción química catalizada en la cual el monóxido y el hidrógeno de carbono se convierten en los hidrocarburos líquidos de varias formas. Los catalizadores típicos usados se basan en el hierro y el cobalto. El propósito principal de este proceso es producir un substituto sintético del petróleo, típicamente del carbón, del gas natural o de la biomasa, para el uso como aceite de lubricación sintético o como combustible sintético.  

La combinación de la gasificación de la biomasa (BG) y de la síntesis de Fischer-Tropsch (pie) es una ruta muy prometedora para producir los combustibles reanudables del transporte (biofuels).   El proceso de Fischer-Tropsch de la original es descrito por la ecuación química siguiente (donde está un número entero ' n ' positivo

La síntesis de Fischer-Tropsch consiste en la reacción directa del gas de síntesis para dar lugar a una mezcla de hidrocarburos parafinicos y olefinicos que pueden ser refinados para producir una amplia gama de combustibles y productos químicos, junto a los que aparecen pequeñas cantidades de compuestos oxigenados, fundamentalmente alcoholes. La síntesis Fischer-Tropsch se puede realizar a baja temperatura (200°-240°C) o alta temperatura (300°-350°C) con catálisis de Co (Cobalt) o Fe (Hierro). La síntesis Fischer-Tropsch debe realizarse a temperaturas inferiores a 400°C para minimizar la producción de metano (CH4). A baja temperatura, se emplea el Co y se obtienen ceras (hidrocarburos de más de 20 átomos de carbono). A lo contrario, las altas temperaturas favorecen el uso del Fe y se obtienen olefinas de bajo peso molecular.

CATALIZADORES

Los primeros catalizadores empleados para la síntesis fueron el Fe y el Co. De manera general, los óxidos de metales de transición son buenos catalizadores de las reacciones de hidrogenación de CO. El orden de actividad es: Ru > Fe > Ni > Co > Rh > Pd > Pt El Fe forma rápidamente nitratos, carbonatos, carbonitratos con carácter metálico que también tienen actividad para síntesis Fischer-Tropsch. Sin embargo, tiene una mayor tendencia que el ni o el Co para producir depósitos de carbón que desactivan los catalizadores. El hierro es el catalizador más barato para la síntesis Fischer-Tropsch. Por su lado, el Ni es básicamente un catalizador para metanización y no posee selectividad importante para otras catálisis. El Co tiene mayor tiempo de vida que los catalizadores de Fe, como no posee actividad para la reacción WGS mejora la conversión del C a productos porque no se forma CO2. Además los catalizadores de Co conducen a productos finales más lineales y menos oxigenados en la síntesis Fischer-Tropsch que los obtenidos con la catálisis de Fe. A pesar de que el Ru sea el catalizador

más eficiente, su precio es 300 000 veces más importante que el precio del Fe. El hierro es el más barato de todos los catalizadores metálicos. El Co es 230 veces más caro que el Fe pero se quede como una alternativa a causa de su actividad a bajas presiones. Un precio Obtención de biocarburantes por síntesis de CO e H importante por un catalizador puede equilibrarse con una baja del precio de producción.