Los alcoholes sintéticos renovables son, por definición, aquellos que se obtienen a partir de CO2 e hidrógeno verde y que son químicamente indistinguibles de sus homólogos procedentes de fuentes fósiles. En ambos casos son compuestos químicos orgánicos que contienen al menos un grupo hidroxilo (-OH).
La creciente demanda en alcoholes de origen fósil y alcoholes sintéticos es debida, en gran medida, a la importancia de éstos en un buen número de aplicaciones industriales que se encuentran también al alza. Aquí se incluyen usos diversos que abarcan desde el campo de la energía (como combustibles), de la industria farmacéutica y cosmética y de la industria química (como disolventes), hasta como intermedios/precursores de síntesis de otros compuestos.
Todo este sin fin de aplicaciones hace que, en términos globales, el mercado de alcoholes y especialmente el del metanol y del etanol, muestre expectativas de crecimiento significativas para las próximas décadas, en gran medida, impulsadas por su demanda en aplicaciones de energía y productos químicos.
Mercado de los alcoholes: metanol, etanol, propanol y butanol
El metanol, etanol, propanol y butanol, ofrecen características únicas que los hacen valiosos para distintas aplicaciones industriales, desde vectores energéticos a la industria química, farmacéutica o cosmética.
En el caso del metanol, se espera que el mercado crezca de 90 millones de toneladas en 2022 a 136 millones de toneladas para 2032 (que equivale a €47.55 mil millones), con una CAGR de 4.30% entre 2023 y 2032. Este aumento está motivado principalmente por su papel crítico en la producción de formaldehído, plásticos y otros productos químicos industriales clave.
Por otro lado, en el caso del etanol, se espera que el mercado alcance un volumen de demanda de aproximadamente 207 mil millones de litros en el año 2030, creciendo a una tasa compuesta anual (CAGR) de aproximadamente 4.20% desde 2023 hasta 2030. Esto supondrá que alcance un valor de mercado de alrededor de €148.54 mil millones.
Este crecimiento está principalmente vinculado al uso creciente del etanol como combustible en la manufactura de medicinas, plásticos, cosméticos y en la producción de desinfectantes cuyo mercado experimentó un auge particular durante la pandemia de COVID-19 y que se mantiene fuerte debido a una mayor conciencia sobre la higiene y la prevención de enfermedades.
Respecto a los otros dos alcoholes, el propanol y el butanol, si bien su mercado es más restringido también se viene observando un notable crecimiento del mismo con aplicaciones significativas en la industria farmacéutica, cosmética y de pinturas.
La importancia de las alternativas sostenibles: alcoholes sintéticos renovables
Debido a estas cifras de mercado y, sobre todo, a la concienciación por la sostenibilidad del planeta y el cambio climático, se hace cada vez más necesario el desarrollo de las denominadas “alternativas sintéticas renovables”, que permitan dar respuesta a la demanda creciente en distintos sectores de estos alcoholes y sustituir a los alcoholes de origen fósil, a partir de soluciones sostenibles y más verdes.
En este sentido, los alcoholes sintéticos generados de forma sostenible juegan un papel crucial en la transición hacia una economía más sostenible, ya que ofrecen alternativas para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, y disminuir la dependencia de recursos fósiles, mitigando el cambio climático y asegurando la sostenibilidad del planeta.
En este punto vale le pena mencionar que el bioetanol, si bien es un etanol renovable, no se considera, por definición, etanol sintético, ya que se obtiene a partir de la fermentación de biomasa y queda fuera del alcance de este artículo. No obstante, y aunque presenta problemas inherentes a la propia biomasa empleada, es la vía de producción de etanol renovable más extendida y evolucionada a nivel industrial.
Existen varias vías de producción de alcoholes sintéticos más o menos eficientes y/o selectivas usando fuentes de energía sostenibles. Algunas de las vías más prometedoras serían la conversión catalítica (thermo-, electro, foto- o biocatalítica).
La producción de metanol sintético ha sido ampliamente estudiada y ha sufrido grandes avances en los últimos años en el desarrollo de procesos electrocatalíticos, termocatalíticos, fotocatalíticos y biocatalíticos siendo los electro- y termocatalíticos los más estudiados.
Sin embargo, la producción de etanol, propanol y butanol sintéticos, a partir de CO2 e hidrógeno verde, ha sido menos explorada, en gran parte debido a la complejidad del mecanismo de reacción y la competición con reacciones secundarias Fischer-Tropsch (F-T), reacción de Sabatier, reverse water gas shift (RWGS), entre otras. Por estos motivos, la producción de estos alcoholes sintéticos renovables supone un reto importantísimo en términos de conversión y selectividad a los productos deseados, por lo que tanto el desarrollo de nuevos catalizadores eficientes y selectivos, como las mejoras de proceso van a jugar un papel clave en la implementación de estas vías de producción de alcoholes sintéticos.
Entre las distintas vías catalíticas para la producción de etanol sintético, la reducción electrocatalítica de CO₂ es probablemente la técnica más avanzada -seguida de la termocatalítica- donde se están explorando catalizadores o sistemas catalíticos de distinta naturaleza, tanto homogéneos como heterogéneos, buscando altas conversiones y selectividades hacia el etanol sintético. Por último, los procesos biocatalíticos que utilizan microorganismos o enzimas modificadas para metabolizar el CO₂ ofrecen una alternativa muy innovadora y sostenible.
Trabajando por ofrecer alternativas más sostenibles
En resumen, los alcoholes sintéticos representan una solución clave en la búsqueda de alternativas más sostenibles a la gran demanda existente de alcoholes, actual y futura, en el ámbito de los productos químicos y la energía.
Su producción a través de diversas vías catalíticas (termo-, electro-, foto-, y bio-) permite aprovechar CO₂ -uno de los principales causantes del efecto invernadero- y contribuir a la descarbonización de la industria y la sostenibilidad del planeta. En este sentido, debido al creciente interés en la sostenibilidad y la regulación más estricta, los alcoholes sintéticos están llamados a desempeñar un papel fundamental en la transición hacia una economía más verde y eficiente.
Desde CIC energiGUNE, estamos trabajando en el desarrollo de estas nuevas alternativas para la producción de alcoholes sintéticos. Dentro del área de Almacenamiento y conversión de energía térmica (TESC), en el grupo de “Termocatálisis y Líquidos Iónicos” nos encontramos ya desarrollando soluciones, en sus primeras etapas, a través del diseño de nuevos sistemas catalíticos más eficientes y selectivos para la producción de metanol y etanol sintético renovable. Estas soluciones para la conversión de CO2 y producción de alcoholes sintéticos, permitirán a medio plazo, ofrecer a la industria soluciones sostenibles, escalables y competitivas que potencialmente les allanen el camino hacia la transición verde de su actividad.
