Monografias | La orimulsion: propiedades y problemática

La Orimulsión representa la cumbre de la investigación petrolera enVenezuela, y debido a una serie de características favorables, prometía ser elcombustible del siglo XXI para la producción de electricidad. Sin embargo, essabido que a pesar de las expectativas no ha logrado calar en el mercado de loscombustibles.
La intención de este trabajo es la de analizar cuales son las posibles causasque provocan esta situación. Para esto, se
presentan y analizan diversos aspectos del producto, tales como su composiciónquímica, propiedades físicas, así como se analizan aspectos referidos alimpacto ambiental del combustible en el ambiente. Luego se presenta un estudiode lo que se cree son las principales causas por las cuales la emulsión no hatenido la aceptación esperada como combustible para la generación de energía,para finalmente presentar las conclusiones que se pueden alcanzar en estecontexto.

A principios de la década de los ochenta, producto de la convulsionadasituación que se vivía en el medio oriente, los precios del petróleoalcanzaron niveles nunca antes vistos en la historia de la producción de crudo.Venezuela, aislada de aquella problemática, vio como sus ingresos por conceptode venta de petróleo crecían de manera desbordante. En la misma época, sedescubren yacimientos de pesados en la faja del Orinoco, y se determina queestos son de una magnitud extraordinaria, tanto que, aún en la actualidad seconsideran los depósitos de crudo más grandes de todo el mundo. Dentro deaquella bonanza, y pensando en la necesidad de expansión ante un muy probableaumento de la demanda, se ideo un plan de desarrollo de gigantescas magnitudescon el fin de crear un complejo refinador que utilizaría como materia prima elcrudo extraído de la faja recién descubierta. El hecho de que este petróleofuese del tipo pesado, implicaba un reto tecnológico a la hora de transportareste material por sistemas de bombeo, algo necesario para la refinación por losmétodos convencionales conocidos en la época.

Ante esta situación, El Intevep, en conjunto con la Universidad de losAndes, comenzaron una serie de estudios sobre posibilidades para solventar elproblema planteado. Una de las soluciones propuestas era la de mezclar elhidrocarburo pesado con livianos, a fin de hacerlo mas fluido, sin embargo, setrabajó en la posibilidad de emulsificar el pesado y así hacerlo fluir. Estainvestigación se desarrollo por varios años.
Para mediados de los ochenta, la situación mundial había cambiado, los preciosdel crudo bajaron nuevamente, se produjo una crisis de presupuesto en el país,y los ingresos que sustentaban e impulsaban los sueños de expansión sedesvanecieron. En este punto, los estudios de emulsificación de pesados que seencontraban bastante adelantados, se quedaban sin vigencia. Pero, partiendo dela idea proporcionada por otro estudio sobre la factibilidad de utilizar elbitumen natural como combustible, se decidió probar quemando la emulsióndesarrollada. El agua presente en la emulsión, proporcionaba característicasmuy interesantes al ahora nuevo combustible, las cuales serán descritas masadelante. Es así como se presenta la Orimulsión como una nueva alternativa decombustible para las plantas de generación de energía, sobretodo donde seutiliza el fuel oil o el carbón como carburantes.

A partir de aquí, la investigación tomo otro rumbo, se comenzó a trabajaren el perfeccionamiento de este nuevo producto, y se desarrollaron patentes a lolargo de todo el proceso de producción, desde la obtención de la materiaprima, hasta el transporte del producto; todas, incluyendo la del productomismo, propiedad de la única empresa que produce la Orimulsión: Bitor,Bitumenes del Orinoco. Actualmente se produce Orimulsión-400, que es la ultimaformulación del combustible, y de la cual se presentarán datos más precisosmas adelante.

Como se ha dicho antes, la Orimulsión no es más que una emulsión de crudopesado en agua. A grandes rasgos, su composición porcentual es deaproximadamente un 30% de agua, 70% de bitumen natural, y un agregado menor al0,2 que representa la fracción de surfractante y estabilizante de emulsión. Elsurfractante es un tipo de alcohol etoxilato, y el estabilizante esmonoetanolamina. El bitumen y el agua presentan diferencias de polaridad muygrandes, y como el agua y el aceite, no se mezclan naturalmente. Los etoxilatosy las aminas son moléculas polares, estas se adhieren a las partículas decrudo, rodeándolas completamente. La polaridad de las moléculas las hacesolubles en el agua, solubilidad que logra la estabilización de las partículasde bitumen en el agua, evitando la precipitación.

Las características químicas de la Orimulsión-400 fueron evaluadas porEnvironment Canada y se presentan en la siguiente tabla:

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 esimportante notar que las concentraciones de compuestos volátiles y depoliaromaticos son relativamente bajas, cuando se compara con otros combustiblesderivados de petróleo. Como ejemplo, se tiene que el fuel oil, presenta en análisissimilares concentraciones de volátiles de mas de 450ppm, una concentración masde 10 veces mayor a la que se observa para la Orimulsión. Lo transcendental deesto, es que estos compuestos son de muy alta toxicidad, teniendo estos un granpotencial cancerígeno. La relativamente alta concentración de metales se debea 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 sucontenido de agua. Y es que este previene la ignición espontanea delcombustible. Mas aún, como se ha visto, la cantidad de volátiles presentes esmuy baja, por lo que prácticamente todos los vapores provenientes delcombustible son de agua, los cuales no son inflamables. Esto se evidencia en sualto punto de flash, alrededor de 90ºC. La densidad de la Orimulsión seencuentra entre la del agua de mar y el agua pura, con una viscosidad más de 20veces menor que el bitumen original.

Fuente: Environment Canada 1998.

Emisiones al ambiente
Durante la producción de energía a partir de combustibles fósiles, se puedenproducir emisiones de trazas de elementos debido a la presencia de pequeñascantidades de impurezas en el combustible. Estas impurezas son resultado delorigen del combustible. Durante la combustión, estas impurezas pueden seremitidas al ambiente como partículas o compuestos gaseosos. Aparte de esto, sepueden desprender compuestos orgánicos producidos por la combustión incompletade los combustibles, así como reacciones que se llevan a cabo en la combustión.A continuación se muestra una tabla comparativa de las emisiones paracombustibles de extendido uso y la Orimulsión:

Fuente: EPA.

Fuente: EPA.

Se observa en estos datos que la concentración para las emisiones esbastante similar con respecto a otros combustibles, con la particularidad de quelas emisiones de plomo y mercurio son menores en la Orimulsión que en el FuelOil y en el Carbón, siendo estos dos metales dos de los más peligrosos para lasalud y el medio ambiente. Estos valores se basan en mediciones de emisiones nocontroladas. Utilizando métodos de control es posible reducir mucho más loscontaminantes producidos en la combustión. Donde la Orimulsión presentadesventaja es en la emisión del Vanadio, pero esta se puede controlar por los métodosantes mencionados.

Otro contaminante asociado a la quema de combustibles fósiles son las partículasfinas, que son aquellas con un diámetro de 10 micrones o menos. La producciónde partículas finas depende de la composición del combustible, siendo por logeneral más propensos a producir partículas aquellos mas pesados. Según laEPA, la Orimulsión produce una porción mayor de partículas finas que el FuelOil, cuando la combustión no es controlada. Usando un método de control deemisiones, es posible reducir las emisiones muy por debajo de los niveles delFuel Oil, lo que le da ventaja a la Orimulsión en este aspecto, ya que estetipo 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 lasemisiones de óxidos de nitrógeno. El agua presente en la emulsión, sirve dereguladora de la producción de estos gases, presentando una menor cantidad decompuestos de nitrógeno en los gases de combustión, comparando con otroscombustibles.

Comportamiento en el Agua
El medio de transporte de la Orimulsión a las plantas de energía estradicionalmente la vía marítima, por lo que es importante considerar lasconsecuencias de un derrame en el ambiente marino.
Al mezclarse con agua pura, la emulsión se rompe, separándose el bitumen delagua 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, estetiende a precipitar cuando no existen corrientes en el agua. Debido al tamañode las partículas, cualquier mínima energía mantiene las partículassuspendidas en el agua. El comportamiento en agua salada es básicamente elmismo, con la particularidad de que, dependiendo de la concentración de sal ylas condiciones de temperatura, las partículas tienden a elevarse a lasuperficie, debido a la diferencia de densidades. La Orimulsión, a diferenciade otros hidrocarburos, no tiende a formar las características"manchas" que se observan en los derrames de combustibles derivados depetróleo, sino más bien se dispersa formando especies de columnas dentro delagua. Esto representa un problema real, ya que no son aplicables los métodos delimpieza conocidos y en la actualidad no existen métodos especializados paraeste fin. El surfractante tiende a disolverse en el agua, pero este puede serdescompuesto por bacteria hasta desaparecer.

Uno de los mayores contaminantes asociados con los hidrocarburos son lospoliaromaticos. Estos son particularmente dañinos en ambientes acuáticos. Comoya se ha visto, la concentración de estos en la Orimulsión es relativamentepequeña, comparando con otros combustibles como el Fuel Oil.

Como ya se ha visto, la Orimulsión presenta ciertos beneficios en su uso,sobretodo desde el punto de vista ambiental, cuando se compara con otrasalternativas de combustible fósil. Sin embargo, desde el comienzo de suproducción a escala comercial, ha presentado grandes dificultades paracolocarse en el mercado, al punto que Bitor, la única productora delcombustible se encuentra en dificultades económicas. La Orimulsión se utilizaen 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 sepuede atribuir principalmente ha dos factores que son: dificultades técnicas, yproblemas de imagen.

Plantas que utilizan Orimulsión en el mundo(Fuente: Bitor).

Dificultades Técnicas
Para la utilización de la Orimulsión como combustible, es necesario lautilización de ciertos aditamentos para obtener un mejor desempeño de esta.Uno de estos aditamentos viene a ser un suplidor de hidróxido de magnesio, quesirve como inhibidor de la corrosión. En formulaciones previas del combustiblese había agregado este aditivo en forma de nitrato de magnesio, pero, lapractica llevo a determinar que era más efectivo el agregar el magnesio demanera directa. Las características de este suplidor dependen de lascaracteristicas y configuración de la planta y requiere un estudio especificopara cada caso.

Otros componentes de importancia son los relativos al control de emisiones.Las plantas que utilizan Orimulsión están equipadas con sistemas dedesulfuracion de gases(FGD por sus siglas en ingles) además de sistemas deprecipitadores electrostáticos(ESP). Los FGD permiten reducir las emisiones detrazas de elementos, mientras que el ESP permite reducir la emisión de partículasfinas hasta niveles muy bajos. El ESP es indispensable para el trabajo conOrimulsión, mientras que el FGD es importante para la reducción de la emisiónde Vanadio y níquel. Estos equipos son exigidos por Bitor a sus clientes parala utilización del combustible.

La gran mayoría de las plantas de energía, no utilizan estos dispositivosde control o se utilizan de manera ineficiente, particularmente en aquellasdonde se trabaja con Fuel Oil. Todo este equipamiento adicional, implica uncosto adicional a la hora de invertir en un sistema de generación de energía,lo que llevaría a inversionistas a preferir sistemas convencionales, que cubransus necesidades además de las regulaciones ambientales. Solo en caso de que lasregulaciones ambientales se vuelvan más severas, es que tendría mas peso comoopción la utilización de sistemas basados en Orimulsión.

Problemas de imagen. El caso Florida.
A mediados de los noventa, la empresa Florida Power & Light comienza adesarrollar un proyecto para utilizar la Orimulsión en una de sus plantasubicada en Parrish, Florida. Esta sería la primera implementación delcombustible en territorio norteamericano, e implicaba una cuantiosa inversión,así como la aprobación del gobierno del estado de Florida. Al salir a la luzeste proyecto, comenzó una enorme campaña de oposición y desprestigio encontra de la utilización del nuevo combustible. Frentes ambientalistas y gruposde consumidores, entre otros, iniciaron campañas de oposicion evidentementeaupados por competidores en el área de los combustibles. De hecho, uno de losprimeros grupos en oponerse a la utilización del combustible fue la AsociaciónAmericana del Carbón, que se vería seriamente afectada por la introducción deeste nuevo combustible.

Entre los grupos que se oponían a la Orimulsión se encontraban gruposambientalistas como Sierra Club y el FCAN, dos de sus más duros objetores. Acontinuación se presenta parte de un articulo del FCAN titulado"Orimulsion: Protecting FP&L While You Become GuineaPigs" (Orimulsión: Protegiendo a FP&L mientras ustedes seconvierten 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 elcombustible:
"La Orimulsión es una barata y abundante brea venezolana, la cual el másgrande inversionista de nuestro estado, Florida Power & Light, quiere quemaren su planta cercana a Parrish, FL. Su promotor, Bitor Inc. (con base en SouthFlorida) ha negociado un dulce acuerdo entre FP&L y el gobierno venezolano,para asegurar una fuente de combustible más barata para sus plantas depoder"
En este articulo el presidente de la asociación esgrime sus argumentos encontra de la Orimulsión, entre las cuales se encuentra la preocupación ante unposible derrame, el supuesto aumento de las emisiones de CO₂ y NO_x,la toxicidad del surfractante, emisión de partículas, entre otras. Estas ideasson las mismas que exponían todos los demás grupos que se oponían a lautilización del combustible. Partiendo de lo explicado en secciones anteriores,se puede concluir que muchos de estos argumentos no eran del todo validos. Alfinal, el gobierno de Florida votó en contra de la aprobación del proyecto deFP&L. Este revés produjo un grave daño a la imagen del producto, poniendoen duda las ventajas que aseguraba tener.

Estos problemas Provocaron que las expectativas de utilidades de la empresaBitor no fuesen alcanzadas, poniendo en duda la estabilidad financiera de lacompañía, al punto que PDVSA piensa venderla, más aun cuando lasinvestigaciones de la corporación venezolana en el campo de los pesados sedirigen a la obtención de crudos ligeros y medianos partiendo de los pesados, olo que se ha llamado crudo sintético, y ya no a la utilización de losbitumenes de manera directa. Esto representa un factor de riesgo que es evaluadopor inversionistas que buscan una fuente de combustible estable y confiable,factor agravado aun más por la situación política que atraviesa actualmenteVenezuela. Una de las banderas que hondeaba con mas fuerza Bitor a la hora depromocionar su producto, es que Venezuela había sido el productor de crudo másconfiable del mundo, ó por lo menos lo fue, hasta los sucesos de este año.

La Orimulsión, cuando es utilizada con la tecnología adecuada, representauna fuente de energía alternativa muy atractiva, sobretodo desde el punto devista ambiental. Sin embargo, las fuentes de energía alternativas atractivasnunca son bien recibidas en el mundo del mercado energético. La Orimulsión nofue la excepción a esto. Mas que verdaderos obstáculos técnicos, la Orimulsióna tenido que enfrentarse a poderosos intereses económicos y políticos, que noestán dispuestos a compartir su posición con nadie. Esta historia se harepetido muchas veces con otras nuevas tecnologías en el área energética, ypor lo general lleva mucho tiempo y esfuerzo lograr un lugar dentro de este tancompetitivo campo.
Pero no se puede decir que la insignia de la innovación tecnológica venezolanatenga un futuro promisorio, ya que los cambios políticos que se sucedenactualmente dentro de Petróleos de Venezuela, no dejan una visión muy clara decual será el destino del combustible.

Wade, Quimica Organica.
Bitor. www.orimulsionfuel.com
Sierra club. www.sierraclub.org
Revista PRODUCTO.