ALAN GELDER, GERRIT VENTER, GORDON MCMANUS Y GUY BAILEY

No hay duda de que los biocombustibles líquidos deberían desempeñar un papel crucial en la transición energética. Los combustibles diésel y de aviación de origen biológico a partir de materias primas de origen vegetal podrían emitir un 80% menos de carbono que los productos a base de petróleo crudo que dominan el mercado mundial actual. La pregunta es cómo hacer que suceda.

El rápido crecimiento de estos combustibles se topó con un obstáculo importante a principios de este siglo cuando, para evitar el riesgo de escasez de alimentos, los gobiernos limitaron la cantidad de materia prima basada en alimentos disponible para biocombustibles. Las materias primas y tecnologías alternativas no alimentarias ahora prometen un nuevo amanecer.

Los desechos municipales, los residuos agrícolas y los desechos plásticos reciclados podrían cambiar las reglas del juego e impulsar la adopción de biocombustibles como parte de la transición hacia una economía genuinamente circular.

Prácticamente nada de este material se utiliza como materia prima en la actualidad, pero si la tecnología funciona, podría suministrar 20 millones de barriles por día (b/d) adicionales de biocombustible líquido para 2050. Según el Energy Transition Outlook de Wood Mackenzie, esto satisfaría una cuarta parte de toda la demanda de combustible líquido.

Si los biocombustibles alcanzan la escala prevista, habrá grandes implicaciones para los productores de petróleo, lo que se suma a la amenaza que representa para el suministro el crecimiento de las ventas de vehículos eléctricos. Si la producción mundial de biocombustibles llega a 20 millones de b/d para 2050, según nuestro escenario AET-1.5, que prevé que el calentamiento global se mantenga por debajo de 1,5 °C para 2050, habrá poco espacio para el petróleo crudo con mayor intensidad de carbono.

El sector de la refinación tendrá que adaptarse para desbloquear este potencial. Aquí, puede aprender mucho de la industria petroquímica, que ha estado ocupada adoptando y adaptando tecnologías para utilizar materias primas de combustibles no fósiles y establecer una economía circular. El refinado podría seguir un camino similar para suministrar biocombustibles a partir de residuos. Existe la oportunidad de revitalizar refinerías más pequeñas cerca de áreas urbanas que son la fuente de gran parte de la materia prima de desecho.

Sin embargo, la economía es un desafío, por lo que se necesitará el apoyo de políticas para que esto suceda. Esto sería de interés para los gobiernos nacionales: los biocombustibles, a menudo mezclados con combustibles tradicionales, pueden ayudar a alcanzar los objetivos de cero emisiones netas y aumentar la seguridad energética. Mientras tanto, los gobiernos locales podrían convertir las refinerías basadas en combustibles fósiles con una vida útil limitada en negocios sostenibles que sustenten el empleo local, brinden circularidad e impulsen la seguridad del suministro.

BIOCOMBUSTIBLE: ¿EL SUEÑO DE AYER?
El suministro global de biocombustibles es actualmente de poco más de 3 millones de b/d, cubriendo el 3% de los 100 millones de b/d de la demanda actual de combustible líquido. La industria comenzó procesando maíz/caña de azúcar y aceites vegetales.

El crecimiento de la oferta de biocombustibles hasta la fecha, un aumento de diez veces desde el cambio de siglo, ha sido impresionante y mucho más rápido que el crecimiento de la demanda total de petróleo. Sin embargo, los brotes verdes iniciales de esperanza de que los biocombustibles podrían transformar el suministro mundial de líquidos no han florecido.

Los primeros años de fuerte crecimiento en el suministro de biocombustibles fueron impulsados por la regulación, particularmente en los EE.UU. y Europa. Los legisladores utilizaron los mandatos de mezcla de biocombustibles para lograr múltiples objetivos de una sola vez: mejoras en la calidad del aire, apoyo a la agricultura local y menos importaciones de petróleo crudo extranjero.

La combinación de estos impulsores condujo a una trayectoria de demanda que inicialmente parecía exponencial, a pesar del precio superior de los biocombustibles.

Algunos creían que esta rápida tasa de crecimiento era sostenible y que, si se podían resolver los problemas relacionados con la tierra, las materias primas y la tecnología, los biocombustibles tenían el potencial de satisfacer el 30% de la demanda de transporte para 2030, lo que equivale a 20 millones de b/d.

COMBUSTIBLE VERSUS ALIMENTOS
Sin embargo, muchos reconocieron que, en última instancia, el papel de los cultivos alimentarios en el suministro de biocombustibles sería limitado. Las preocupaciones aumentaron a un crescendo en un debate de "alimentos versus combustible" justo antes de la gran crisis financiera.

Los precios del crudo habían subido a un máximo histórico, mientras que los precios del maíz, el trigo y otros alimentos también aumentaron considerablemente, provocando disturbios civiles en el mundo en desarrollo.

El uso de alimentos para hacer combustible ha seguido su curso. Los gobiernos se vieron obligados a cambiar de rumbo y centrarse en incentivar el uso de materias primas no alimentarias, con resultados mixtos.

Los gobiernos incentivan los biocombustibles producidos a partir de materias primas no alimentarias con créditos adicionales, valorando efectivamente estos biocombustibles con una prima para respaldar su producción. Esto ha significado que los biocombustibles sigan siendo caros, por lo que, aunque la oferta ha seguido creciendo, el ritmo de crecimiento se ha ralentizado.

De hecho, no se han alcanzado las altas expectativas para los biocombustibles a partir de materias primas no alimentarias. Aún no se han comercializado nuevos cultivos como la jatrofa, cultivada en tierras agrícolas marginales, o la producción de volúmenes industriales de algas para la producción de biocombustibles.

Los objetivos ambiciosos para los biocombustibles celulósicos, hechos de hojas, tallos y otras partes fibrosas de plantas, siguen sin cumplirse. Hoy en día, los biocombustibles basados ​​en alimentos están al límite, a pesar de que solo cubren el 5% de la demanda total.

Son mucho más caros que el diesel de jet y carretera en el que se mezclan: una 'prima verde'. Los biocombustibles corren el riesgo de ser vistos como el sueño de ayer.

¿ES HORA DE QUE LOS BIOCOMBUSTIBLES A BASE DE RESIDUOS LLEGUEN A LA MAYORÍA DE EDAD?
La política gubernamental continúa promoviendo el uso de biocombustibles líquidos a partir de materias primas no alimentarias. Los países nórdicos, junto con muchos otros en Europa y EE.UU., buscan promover su crecimiento exigiendo requisitos mínimos, con el combustible de aviación sostenible como un ejemplo notable.

La UE, el Reino Unido y California han identificado ciertos residuos agrícolas y flujos de desechos (como aceite de cocina usado, hojas, ramas y cultivos de cobertura) que no compiten directamente con la producción de alimentos como materias primas de biocombustibles "ventajosas". Sin embargo, asegurar un suministro constante de materias primas tan fáciles de procesar está demostrando ser un factor limitante.

Existen materias primas alternativas que tienen el potencial de cambiar las reglas del juego e impulsar la adopción de biocombustibles como parte de la transición hacia una economía circular. Los desechos sólidos municipales (definidos como desechos residenciales, comerciales e institucionales) se duplicarán para 2050 a medida que crezca la población mundial, se expanda la economía y mejore el nivel de vida, según el Banco Mundial.

La gestión de estos desechos sólidos es fundamental por muchas razones, pero no menos importante porque genera emisiones masivas de carbono a medida que se degrada. Prácticamente nada de este material se utiliza como materia prima en la actualidad. La comercialización de desechos sólidos municipales, desechos plásticos reciclados y cada vez más residuos agrícolas y forestales disponibles podría generar un suministro adicional de 20 millones de b/d de biocombustibles líquidos para 2050.

Si se logra, los biocombustibles líquidos podrían representar una cuarta parte de la demanda global de líquidos para 2050 prevista en nuestra perspectiva de Transición Energética (ETO), principalmente suministrando diésel para vehículos comerciales pesados, combustible de aviación sostenible y materias primas petroquímicas.

Los países de ingresos altos tienen el mayor potencial de recursos sin explotar de desechos sólidos municipales y plásticos reciclados, junto con la infraestructura para recolectarlos. La cantidad y el tipo de residuos agrícolas y forestales son específicos de la ubicación. Los residuos sólidos urbanos y los residuos plásticos reciclados son las únicas materias primas ubicuas.

ENTONCES, ¿CÓMO FUNCIONARÍA LA ECONOMÍA CIRCULAR?
Las economías circulares de biocombustibles serían esencialmente locales, ubicadas donde los flujos de residuos o desechos estén disponibles en grandes volúmenes. Mover desechos sólidos a distancia es costoso.

Las cadenas de suministro serían locales, con materias primas de la agricultura, la industria y la gestión de residuos recolectadas y procesadas en instalaciones de pequeña escala para minimizar los costos. Las ubicaciones óptimas serán cerca de pueblos y ciudades, donde los flujos de desechos estén disponibles en grandes volúmenes, o en las principales áreas agrícolas o forestales.

Se están desarrollando diversas tecnologías para convertir estos desechos sólidos en líquidos. Estos implican un pretratamiento para "lavar" los materiales, seguido de un craqueo térmico (pirólisis o gasificación) para convertir los residuos en hidrocarburos. La última etapa, en una refinería convencional, es el procesamiento para crear versiones de biocombustibles de los productos a base de petróleo crudo que usamos hoy.

Además de los rendimientos líquidos en el rango de 50 a 70%, la circularidad brinda eficiencias adicionales. Estos incluyen ahorros en costos de vertido o incineración y las emisiones relacionadas; los hidrocarburos residuales que no se convierten en líquidos utilizables pueden utilizarse para generar energía y alimentarse a la red. Varias grandes petroleras y refinerías están colaborando con licenciantes de tecnología para desarrollar proyectos piloto. Técnicamente, estos proyectos circulares son factibles, pero la ausencia de incentivos políticos significa que la economía es un desafío.

POTENCIAL DE CAMBIO DE JUEGO
Actualmente, hay poco apoyo económico directo más allá de los mandatos combinados y la 'prima verde' para reflejar los costos más altos de producir biocombustibles. Se necesitan incentivos y una opción sería un crédito fiscal al carbono.

Los productos basados ​​en combustibles fósiles estarán sujetos a un impuesto al carbono de hasta US$100/t sobre las emisiones de Scope3. Los biocombustibles también emiten CO2 en la combustión, pero sus emisiones netas del ciclo de vida son mucho más bajas, ya que el carbono se elimina cuando se cultiva la materia prima vegetal. Un "crédito fiscal sobre el carbono" en la puerta de la refinería crearía igualdad de condiciones y mejoraría significativamente la competitividad del biocombustible.

Estas tecnologías de residuos circulares pueden convertirse en "carbono negativo". La captura de carbono y el secuestro de las emisiones de las instalaciones que procesan residuos agrícolas podrían desempeñar un papel importante, ya que eliminaría la mayoría de las emisiones de carbono durante el proceso de fabricación y cualquier generación de energía asociada.

Muchos de los atributos requeridos para el crecimiento exitoso de la economía circular (desarrollo tecnológico, despliegue, apoyo político y altos precios del carbono) son consistentes con una transición energética acelerada.

En nuestro escenario AET-1.5, la demanda mundial de líquidos cae a solo 35 millones de b/d para 2050, un 60% menos que nuestro escenario base. Los biocombustibles podrían satisfacer dos tercios de la demanda de líquidos en sectores de transporte difíciles de descarbonizar, así como proporcionar materias primas circulares para productos petroquímicos.

El requerimiento de combustibles fósiles restante (alrededor de 10 millones de b/d) podría cubrirse con los líquidos de gas natural suministrados por la producción de gas natural, un combustible fósil que es más resistente en nuestro escenario AET-1.5, eliminando virtualmente la necesidad de producción de petróleo aguas arriba. Esto podría ser un shock enormemente disruptivo para los productores de petróleo.

ATENTOS AL PLOMO PETROQUÍMICO
La industria petroquímica está a la vanguardia al demostrar el arte de lo posible, tanto en el despliegue de tecnología como en la economía circular. Se han anunciado importantes inversiones en los últimos dos años, respaldadas por iniciativas como el actual Tratado sobre Contaminación por Plásticos que se está negociando bajo los auspicios del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente. Ese evento puso el foco en los desechos plásticos en el medio ambiente, con el objetivo de lograr un cambio radical en la proporción de desechos plásticos que se reciclan químicamente.

Estos proyectos implican la conversión de una variedad de residuos plásticos en un 'aceite de pirólisis' que se puede reutilizar como materia prima, absorbiendo alrededor del 5% de los residuos plásticos depositados en vertederos para 2027. Los actores petroquímicos se están asociando con propietarios de marcas y empresas de recolección para asegurar volúmenes confiables de materia prima para fines ambientales, sociales y de gobernanza. El sector de la refinación podría hacer lo mismo y suministrar biocombustibles a partir de desechos si las políticas y los incentivos fueran correctos.

Hay tres tecnologías de conversión de residuos en biocombustibles, todas en diferentes etapas de desarrollo:

+ La conversión basada en gasificación está madura, pero requiere mucho capital.

+ Las rutas de pirólisis tienen un costo de capital más bajo, pero aún no se comercializan.

+ La tecnología de biocombustibles celulósicos (hidrólisis enzimática) es la opción de menor costo, pero hay pocos ejemplos de instalaciones operativas.

Además de los desafíos técnicos de escala creciente, las barreras clave que se deben superar son:

+ huellas de carbono netas de estos caminos potenciales para validar sus credenciales ambientales.

+ rendimientos y costos operativos de las materias primas disponibles localmente para establecer el marco de políticas e impulsar un mayor despliegue.

Una mayor producción de biocombustibles podría significar profundos cambios estructurales para las industrias petroquímica y de refinación. En nuestra perspectiva de Transición Energética, las industrias de refinación y petroquímica se concentran cada vez más en menos sitios integrados gigantes que comercian a nivel mundial, desplazando sitios locales más pequeños y de mayor costo.

Al convertir residuos en biocombustibles, ser local es una ventaja. El ecosistema de biocombustibles giraría en torno a un modelo de distribución radial, en el que la conversión inicial de desechos en biocombustibles fuera local, con los líquidos producidos y luego agregados para su procesamiento en una instalación de refinación existente. Las instalaciones petroquímicas/refinerías integradas más grandes se convierten en un centro, con materia prima suministrada por una variedad de instalaciones locales.

Es un modelo similar al que ha surgido en el acero, con hornos de arco eléctrico que utilizan chatarra en muchos lugares y menos altos hornos tradicionales y de gran escala en funcionamiento en muchos países occidentales.

A medida que se afianza la transición energética, las refinerías convertirán instalaciones más pequeñas y de bajo margen en biositios que conviertan los desechos en biocombustibles, siguiendo el camino abierto por Eni en sus sitios de Porto Maghera y Gela en Italia y TotalEnergies en Grandpuits en Francia.

LOS INCENTIVOS Y LA COLABORACIÓN SON CLAVE
El apoyo político será esencial para que esto suceda. Para los gobiernos, la conversión de residuos en biocombustibles puede ser fundamental para lograr aspiraciones netas cero, junto con el hidrógeno y otras tecnologías de transición. Las políticas son convincentes: fomentan la inversión sostenible en una industria que fortalece la seguridad energética y apoya tanto el empleo local como una economía circular.

La conversión de residuos en biocombustible ofrece una oportunidad para que las refinerías conserven sus competencias básicas en la transformación química de materias primas y su papel como proveedores clave de energía. Necesitan aprender a ser más adaptables y experimentar con varios enfoques a medida que la tecnología está en desarrollo. ¿Podría ser esta la mejor manera para que las refinerías inviertan las ganancias récord que están acumulando actualmente?

LAS GRANDES PETROLERAS ESTÁN A BORDO
Las grandes petroleras ciertamente están a bordo. Todos han pronosticado un fuerte crecimiento en el suministro de biocombustibles en esta década. A pesar de este crecimiento, los biocombustibles líquidos seguirán representando solo una pequeña fracción de su capacidad de procesamiento.

La siguiente figura excluye las implicaciones de la racionalización de la cartera y la alta calificación que son una parte inevitable de la adaptación a la transición energética, pero los niveles generales de ambición son similares en las empresas europeas y estadounidenses.

El éxito de la conversión de residuos en biocombustibles podría permitir la reutilización de sus refinerías de combustible competitivamente débiles. Para ese éxito es fundamental la inversión en investigación y desarrollo para innovar y desplegar las mejores instalaciones de conversión de desechos en biocombustibles.

Esto deberá hacerse en colaboración con varias partes interesadas: licenciantes de tecnología tradicional para aprovechar sus capacidades de desarrollo y gobiernos locales y sus recolectores de desechos para asegurar un suministro confiable de desechos para convertirlos en biocombustibles.

La conversión de residuos en biocombustible es una oportunidad emocionante para las cantidades significativas de capital que buscan un hogar con bajas emisiones de carbono. La refinación suele ser un negocio de bajo margen y necesitará capital de terceros para capturar la oportunidad de alto crecimiento a medida que se desarrollan tanto la tecnología como el marco comercial.

Sin embargo, los proveedores de este capital deben aceptar el riesgo tecnológico y, por lo tanto, convertirse en socios en el desarrollo y despliegue de tecnología de conversión de residuos en biocombustibles.

CONCLUSIÓN: ES UN WIN-WIN
Para las refinerías, los gobiernos y el público, la creación de biocombustibles a partir de desechos ofrece un camino viable hacia una economía circular, con sus múltiples beneficios, que es compatible con la mitigación del cambio climático.

Las refinerías han demostrado su capacidad para gestionar de forma segura transformaciones químicas complejas en un entorno de bajo margen. Lo que ahora se necesita es un cambio a materias primas circulares en un marco comercial y financiero que capture los beneficios más amplios de hacerlo.