" High value-added chemicals and BIoreSIns from alGae biorefineries produced from CO2 provided by industrial emissions "

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“Nuestras actividades han aportado mejoras en los procesos productivos en exploración, permitiendo maximizar la producción con un menor impacto en el entorno”Entrevista a Joana Frontela, responsable del Centro de Investigación de Cepsa

Cepsa participó en la pasada edición del congreso Euchems de Sevilla donde presentó cuatro interesantes proyectos liderados por su centro de investigación en colaboración con varias universidades andaluzas y otras entidades científicas. Se trata de proyectos sobre diferentes líneas de investigación para mejorar la eficiencia y comportamiento medioambiental en distintos procesos, desde la extracción de petróleo hasta la producción de fenol, LAB o asfaltos. Para conocer más sobre las líneas de trabajo y el papel del centro, entrevistamos a a Joana Frontela, responsable del Centro de Investigación de Cepsa.

Cepsa es una multinacional puntera en innovación, ¿qué representa la I+D?

Para Cepsa, la I+D no es sino el conjunto de actividades que se ponen en juego para conseguir mejorar la competitividad de la empresa. Esta mejora puede venir por un aumento en el conocimiento de su personal ('know-how'), un nuevo desarrollo tecnológico o un nuevo producto, una mejora de un proceso existente...

En palabras del director de tecnología, Miguel Angel Calderón, la innovación y la tecnología no son una mera opción en Cepsa, sino un pilar básico. “Si queremos estar en el mercado y ser líderes, tenemos que serlo a través de la innovación y la inversión. El que primero implanta una tecnología es el que suele tener más éxito en el mercado, así que tenemos que estar muy alerta. Las empresas que dejan de innovar e invertir en I+D empiezan a morir”, asegura.

Uno de sus puntos fuertes son sus plantas piloto, háblenos de ellas.

Las plantas piloto existentes en el Centro de Investigación nos permiten reproducir a escalas variadas (desde micro a bench) los procesos que tienen lugar en nuestros complejos integrados de Refino y Petroquímica. Estas plantas actualmente son diseñadas, construidas y operadas por personal 100% de Cepsa. Ello nos dota de gran fortaleza para abordar procesos o tecnologías nuevas.

En el Centro de Investigación se tienen plantas flexibles capaces de realizar numerosos procesos (hidrogenaciones, isomerización…) o plantas especiales dedicadas a procesos específicos (craqueo catalítico en lecho fluido, alquilación de benceno, oxidación de aromáticos…).

Como cabe esperar y a imagen de lo que son el refino, la petroquímica y los procesos de exploración y producción, se manejan plantas de muy diversas tecnología:

  • Lecho fluidizado, lecho fijo, tanque agitado...
  • Procesos en continuo, en discontinuo, en semicontinuo...
  • Plantas para operaciones básicas: extracción líquido-líquido, cristalización, filtración...
  • Equipos de alta presión o presión atmosférica capaces de trabajar hasta 1.000 °C.
Ponga ejemplos de algunos casos de éxito del centro de Alcalá de Henares.

Algunas de las actividades de I+D más recientes lideradas por el Centro de Investigación de Cepsa, han aportado mejoras tanto a los procesos productivos en exploración, que permiten maximizar la producción con un menor impacto en el entorno, como en el desarrollo de nuevos combustibles, basados en componentes de origen agrícola, con una notable reducción de las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI).

Como ejemplos de proyectos de alto alcance de los realizados en los últimos años se pueden destacar:

  • Desarrollo del proyecto 'Enhanced Oil Recovery' EOR/IOR que emplea técnicas de recuperación terciaria para aumentar la producción y volumen de reservas extraíbles en los yacimientos.
  • Proyectos de investigación en biocombustibles avanzados, en especial los que por su naturaleza pueden ser procesados en nuestras instalaciones, como son los aceites vegetales no comestibles y los derivados de la glicerina y materia lignocelulósica. Estos proyectos combinan la búsqueda de biocombustibles con la de moléculas plataforma de origen Bio para nuestra petroquímica. En ese sentido se están haciendo grandes esfuerzos para obtener productos petroquímicos de origen renovable, de alta calidad y que cumplan con las demandas de la sociedad.
  • Proyecto ‘Acetales’ consistente en el desarrollo de un proceso de producción de un aditivo bio para combustibles por medio de la obtención de un acetal a partir de la glicerina y la acetona. Esto permite producir un combustible de mayor valor añadido dando a su vez salida a la acetona subproducto de la petroquímica para producir fenol del que Cepsa es el segundo productor mundial.
El centro es responsable de la investigación sobre nuevos combustibles como el creado a partir de microalgas, ¿en qué fase se encuentra el proyecto?¿Puede hablarnos de él?

El proyecto de Microalgas denominado 'Producción de lípidos de valor energético con microalgas cultivadas con CO2 Industrial fue financiado por el Mineco a través del CDTI (IDI-20111086) y su periodo de ejecución fue entre 2011 y 2012.

Entre los hitos más destacables alcanzados en el proyecto cabe destacar el aislamiento de una microalga de la especie Chlorella de las plantas de tratamiento de la Refinería de Cepsa en La Rábida y que no estaba, por aquel entonces, taxonómicamente clasificada. Esta especie fue cultivada con CO2 efluente de la propia Refinería y tratada en condiciones de estrés para maximizar su producción de lípidos. Tras optimización de las etapas de cosechado y extracción, el aceite fue co-alimentado a una de las plantas piloto del Centro de Investigación produciendo un HAO (Hydrotretaed Algae Oil) de excelentes propiedades como biocombustible rango Diésel.

El proyecto permitió demostrar la viabilidad técnica si bien desde el punto de vista económico, hoy por hoy, no resulta competitivo con otros biocombustibles.

No se ha avanzado más en esta área si bien no descartamos volver sobre esta interesante fuente de biocombustibles y biomoléculas en el futuro.

Durante el último congreso de Euchems de Sevilla presentaron cuatro proyectos de investigación coordinados por su centro de investigación. Uno de los proyectos está basado en la obtención de fenol mediante la síntesis directa de benceno. ¿de qué trata?

La síntesis directa de benceno a fenol en un solo paso es un reto tecnológico de indudable valor y presentaría considerables ventajas sobre la actual tecnología en uso, por su simplicidad y mejora de eficiencia energética.

El proyecto contempla el uso de complejos organometálicos activos y selectivos como catalizadores, lo que supone una importante ventaja, pues permite trabajar en condiciones muy suaves y con alta selectividad, lo que se traduce en un ahorro energético importante y la reducción de subproductos pesados.

Este proyecto podría ser una alternativa para el futuro si bien actualmente se encuentra en fase de laboratorio y pendiente de estudios en planta piloto.

Siendo la materia prima para la producción de plásticos de última generación, ¿qué permitirá? ¿Creen que el consumo de plásticos técnicos crece?

El sector de los plásticos técnicos es uno de los de mayor crecimiento del sector, siendo una de las claves del incremento de demanda actual del mercado de los plásticos. En la evolución de estos materiales hay además una interacción muy elevada entre suministrador y cliente, estando muchos desarrollos directamente ligados a aplicaciones muy concretas y permitiendo a las empresas una alta especialización y una fuente de competitividad frente a otras más dirigidas a eficiencia en costes. El crecimiento de este tipo de materiales está ligado principalmente a la industria del automóvil como sustitución de otros materiales dando menor peso, mejor eficiencia e iguales prestaciones; en la electrónica, favorecidos por la miniaturización; en recubrimientos, dando altas prestaciones a la vez que un acabado estético de mayor calidad; en electrodomésticos…

Otro de los proyectos está basado en la producción de LAB. Está dirigido a minimizar la formación de subproductos pesados difíciles de gestionar, ¿puede hablarnos de él?

Se trata de un nuevo avance en nuestra tecnología Detal, que desarrollamos en los años 90 junto a UOP (Universal Oil Products). Este innovador proceso permitió sustituir al tradicional basado en ácido fluorhídrico, HF, mucho más corrosivo y agresivo con el medio ambiente. Así, la tecnología Detal representó un hito importante en la industria de los detergentes.

Ahora hemos dado un paso más para contribuir a la sostenibilidad del mismo enfocándolo hacia una tecnología más eficiente desde el punto de vista energético.

Con esta finalidad se están desarrollando catalizadores más activos, capaces de trabajar a menor temperatura y más resistentes a la desactivación. Adicionalmente, se estudia la mejora de la selectividad del proceso lo que presenta evidentes ventajas. Entre ellas, la minimización de formación de subproductos pesados difíciles de gestionar. Este hecho se traduce en una importante mejora medioambiental. Adicionalmente, el nuevo proceso precisa menos benceno, lo que supone un considerable ahorro energético. Por último, el coste de la producción de los catalizadores de nueva generación es menor que el de los actuales, lo que también conlleva un paso más en su optimización.

Así se ha estudiado la influencia de la presencia de boro en una serie de nano-zeolitas Beta sintetizadas con diferentes cantidades de éste elemento. Su comportamiento catalítico ha sido evaluado mediante la reacción de alquilación de benceno con 1-dodeceno.

En el estudio se ha comprobado que la incorporación de boro en el sólido modifica no sólo las propiedades texturales sino también la acidez de los catalizadores y su selectividad hacia los diferentes isómeros.

Los estudios de investigación están demostrando que modificando la composición química de los catalizadores y las condiciones de operación del proceso, es posible lograr un proceso más sostenible, energéticamente más eficiente y que permite dirigir la producción hacia los isómeros deseados.

Siendo la materia prima para elaboración de detergentes biodegradables, qué permitirá? ¿Creen que el consumo de este tipo de detergentes crece?

Lo que permitirá este proyecto es aumentar la eficiencia del proceso y por tanto disminuir aún más el impacto medioambiental del producto, por otro lado lo hará también más competitivo frente a productos alternativos. En cuanto al crecimiento de este tipo de detergentes, la respuesta es sí, su consumo seguirá creciendo, en general, y no solo en el mercado de detergentes, la biodegradabilidad es una característica clave y diferenciadora de un producto. El caso de detergentes debido a su uso masivo y a la liberación al medioambiente a través de los desagües de millones de hogares, es inconcebible otro tipo de productos que no sean biodegradables, en sociedades desarrolladas claramente y cada vez más en aquellas en vías de desarrollo.

El tercer proyecto de I+D está enfocado al desarrollo de mezclas asfálticas y productos de pavimentación que incorporen materiales de difícil gestión ambiental procedentes de la actividad de refino. ¿Qué facilitará en un futuro?

El desarrollo de nuevos productos más sostenibles es evidentemente un reto para cualquier empresa tecnológica, En concreto, la especialidad asfáltica desarrollada en el proyecto pertenece a los betunes de baja temperatura por la incorporación de los sólidos de difícil gestión ambiental de las refinerías. Estos betunes templados presentan ventajas frente a otros productos como son: ahorro energético en la manipulación, productos más seguros de manipular por los operarios, generan menos humos en la puesta en obra, … además de que permiten reciclar un subproducto de las refinerías.

El desarrollo de productos, como estos ecoasfaltos, permite minimizar los subproductos indeseables de las refinerías permitiendo la formulación de un betún de elevadas prestaciones.

Por último, Cepsa ha presentado también su tecnología de Recuperación Mejorada de Crudo (EOR), desarrollada por la compañía y cuya patente ha sido solicitada. ¿De qué trata?

La tecnología EOR, Enhanced Oil Recovery, desarrollada por Cepsa y cuya patente hemos solicitado, está enfocada al incremento de la recuperación de reservas extraibles en los yacimientos producción de crudo. Se trata de un proyecto de recuperación terciaria en el que colaboramos las unidades de Exploración y Producción, Petroquímica y Tecnología de Cepsa. Esta técnica, consistente en la inyección de una mezcla de productos químicos tensioactivos, logra aumentar hasta en un 20% la producción en los pozos situados alrededor del punto de inyección. Actualmente, tenemos en marcha una prueba piloto en el campo Caracara Sur (Colombia) y también se hemos iniciado otras pruebas de búsqueda de otras moléculas que aumenten la producción de petróleo en otros campos de la compañía en el norte de África y en Oriente Medio.

En Euchems presentamos la primera fase de la tecnología de EOR. Un proyecto que describe la parte analítica del comportamiento reológico de los químicos que constituyen la formulación que en la fase final es introducida en los pozos. El comportamiento del tensioactivo (Cepsa es líder mundial en fabricación de tensioactivos basados en LAB) es un factor determinante para el cálculo y diseño de bombas, tuberías y tanques de almacenamiento, así como para conocer la manejabilidad del producto. Se han estudiado estos surfactantes en función de la temperatura y del contenido en activo de los mismos, ya que estos parámetros determinan la capacidad de fluir del producto. El trabajo ha permitido asimismo corroborar la estabilidad de dichos surfactantes (serie RECO) y su ausencia de envejecimiento, asegurando que puedan ser almacenados durante largo tiempo en los bien tras el proceso de fabricación o bien en las facilities de los yacimientos donde serán empleados para la recuperación de crudo.

Háblenos del centro de investigación, ¿cuándo se crea y cuáles son las líneas de actuación?

El Centro de Investigación de Cepsa se crea en 1975. Su primera sede estaba en Torrejón de Ardoz y en sus inicios su vocación era hacia el área de la Biología (fermentaciones, biotecnología…), donde se buscaba el aprovechamiento de corrientes ligeras de nuestras refinerías para procesos biológicos.

A mediados de los 80, la actividad del Centro de Investigación se reorienta hacia el negocio principal de Cepsa, es decir, al Refino y la Petroquímica. De esta forma se crea un área, hoy fuertemente consolidada, para evaluar y desarrollar tecnologías dirigidas a la producción de combustibles, lubricantes, asfaltos, productos químicos para la petroquímica…. Para ello, Cepsa invierte en la dotación al centro de equipación de plantas piloto y equipos analíticos de última generación y que hoy siguen en uso.

En 2008 el Centro de Investigación se traslada a una nueva sede en Alcalá de Henares —donde está ahora— y esto coincide con la adsorción de las actividades principales de I+D de los centros petroquímicos y con el desarrollo del área de Exploración y Producción.

Actualmente el centro, que aborda proyectos dirigidos al desarrollo de nuevos productos o tecnologías para todas la áreas de negocio de la Compañía, en su posición de palanca tecnológica, igualmente apuesta por proyectos a medio-largo plazo para el desarrollo de productos sostenibles y avanzados acordes a las demandas sociales y ambientales.

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