Por Juan Emilio Ballesteros
11/03/2018
¿Quién es?
Como responsable del Centro de Investigación de Cepsa, Joana Frontela ha contribuido a consolidar la vocación innovadora y la apuesta por la investigación en la compañía, consciente de que es preciso integrar la excelencia y la cualificación académica con la estrategia empresarial para implementar tecnologías cada vez más eficientes. El centro aborda proyectos dirigidos a nuevos productos para todas la áreas de negocio de la compañía, en su posición de palanca tecnológica, y apuesta por proyectos para el desarrollo de productos sostenibles y avanzados acordes a las demandas sociales y ambientales.
La innovación y la tecnología son un pilar básico en Cepsa. El Centro de Investigación aporta mejoras en los procesos productivos, permitiendo maximizar la producción con un menor impacto en el entorno.
Algunas de las actividades de innovación más recientes del Centro de Investigación de Cepsa han aportado mejoras tanto en los procesos productivos de la compañía como en el desarrollo de nuevos combustibles, basados en componentes de origen agrícola, con un impacto menor desde el punto de vista de la contribución a la reducción de las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI). Sus proyectos impregnan todas las fases de la cadena de valor de los hidrocarburos: exploración y producción de petróleo y gas, refino, transporte y comercialización de los derivados petrolíferos y del gas natural, biocarburantes, cogeneración y comercialización de energía eléctrica.
La compañía ha desarrollado un área petroquímica importante, en alta integración con la de refino de petróleo, en la que fabrica y comercializa materia prima para la elaboración de productos de alto valor añadido que son utilizados principalmente para la producción de plásticos de nueva generación y detergentes biodegradables. 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 las 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, etc. Para ello, Cepsa invierte en la dotación al centro de equipación de plantas piloto (tiene más de 50) y equipos analíticos de última generación.
En 2008 el Centro de Investigación se traslada a una nueva sede en Alcalá de Henares 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.
¿Hasta qué punto la innovación determina la competitividad?
Los principios de la sostenibilidad que hoy todos los sectores productivos deben afrontar como de obligado cumplimiento dirigen a las industrias a optimizar los procesos y a minimizar el impacto que la actividad industrial ocasiona (minimización de residuos y subproductos por ejemplo). Las empresas del sector químico se someten diariamente a un examen de competitividad muy riguroso por parte de los consumidores y los mercados, tanto en lo que se refiere a la calidad de sus productos como a su sostenibilidad, respeto medioambiental y seguridad.
Las empresas competitivas en el entorno actual son aquellas que ante restricciones o presión legislativa evolucionan con rapidez para conseguir mantener su competitividad frente al resto del sector tanto nacional como internacionalmente. Este planteamiento, que debe regir y orientar las actividades de toda empresa del sector industrial, se intensifica en el caso del sector químico, al enfrentarse a retos específicos, como son el crecer en un medio de una intensa competencia y sometido a normas muy exigentes.
Además, estos retos adquieren hoy día una importancia mayor si cabe, dada la situación de descenso general de la actividad económica que ha tenido lugar en los últimos años, y la necesidad de afrontar los efectos que ello provoca. Ante esta realidad, solo cabe efectuar una decidida apuesta por la innovación y las actuaciones punteras que permitan a las empresas afrontar la nueva situación económica. Cepsa apuesta decididamente por la innovación como palanca tecnológica para crecer.
¿Cómo se avanza en el desarrollo de combustibles que minimicen las emisiones GEI (Gases de Efecto Invernadero)?
Los factores que determinan las emisiones de GEI (CO2 principalmente) son múltiples: el origen renovable o no del combustible, la eficiencia del combustible (medido como CO2 emitido por km), la intensidad en carbono (CO2 emitido por kcal suministrada) y la densidad de energía de los combustibles (kcal/kg). En todos estos factores podemos trabajar para reducir las emisiones de GEI.
En el Centro de Investigación de Cepsa trabajamos en diferentes líneas de investigación para la obtención de biocombustibles a partir de fuentes de carbono renovable. En primer lugar, la obtención de biodiésel mediante hidrotratamiento de aceites y grasas es un proceso que se ha ensayado experimentalmente a escala piloto en el Centro de Investigación de Cepsa y, a posteriori, se ha escalado hasta su implantación industrial en las refinerías de Huelva y San Roque. Además, tenemos proyectos en marcha para el desarrollo de biocombustibles avanzados a partir de materias primas no alimentarias (biomasa). Se han desarrollado proyectos empleando algas para la obtención de biodiésel o biomasa lignocelulósica de residuos forestales. El Centro de Investigación de Cepsa ha investigado sobre las transformaciones y procesos químicos para procesar estas materias primas de manera eficiente y proponer un proceso viable a escala industrial.
Además del área de biocombustibles, el Centro de Investigación de Cepsa trabaja en el desarrollo de combustibles fósiles de mayor eficiencia y en mejoras de la calidad (gasolinas premium de alto octanaje, optimización de formulaciones y selección de mejores aditivos) que permitan a los conductores cubrir mayores distancias con el mismo consumo de combustible y, así, reducir la emisión de CO2 de los vehículos por km recorrido.
En sus centros lideran la investigación para una extracción más eficiente del petróleo mediante la recuperación mejorada (EOR). ¿En qué consiste y qué avances se han producido?
El petróleo, que se encuentra atrapado en los poros de las rocas de yacimiento, se produce normalmente por la presión de los propios fluidos o bien gracias a la energía aportada por la inyección de agua y gas. Estas técnicas convencionales solo permiten producir entre un 20 un 40% del petróleo contenido en un yacimiento. Por ello, en Cepsa hemos apostado por el desarrollo de técnicas de recuperación mejorada de petróleo (EOR) que permiten producir hasta un 20% más de crudo.
Cepsa opera en diversos países con yacimientos de distintas características y en los que la producción de crudo está limitada por distintos factores; por ello se requieren distintas tecnologías para cada tipo de campo. Entre 2009 y 2011, en el Centro de Investigación de Cepsa desarrollamos para campos de Argelia una tecnología Foam, en la que mediante la formación de una espuma, se reduce la movilidad del gas de inyección para mejorar el barrido de crudo y así aumentar la producción; este proyecto se concluyó con éxito tras selección y prueba en laboratorio de surfactantes capaces de formar espuma estable en condiciones de alta temperatura y alta salinidad en presencia de gas miscible. Entre 2011 y 2016, de nuevo en un proyecto de I+D, se ha desarrollado una tecnología de recuperación mejorada utilizando de forma combinada un polímero poliacrilamida y un surfactante fabricado por el negocio de Química de Cepsa. Este proyecto se ha materializado en una prueba piloto realizada con éxito en el campo de Caracara (Colombia), obteniéndose un aumento del 16% del factor de recobro en la zona de implementación.
A pesar de la caída de los precios del crudo, Cepsa continúa apostando por la tecnología EOR y desde 2015 se centra en nuevos desarrollos. Para campos de Argelia, a nivel I+D, estudiamos la inyección alterna de agua y gas que consiste en optimizar el efecto combinado de mejor desplazamiento debido al gas y de mejora de barrido por efecto del agua; también se investiga sobre la inyección de agua de baja salinidad, que se basa en la optimización de la composición del agua de inyección para reducir la interacción entre el crudo y la roca permitiendo un mayor recobro. Otro proyecto en curso a nivel I+D es el desarrollo de formulaciones de tensioactivos para campos de alta salinidad y alta temperatura. Estas condiciones, que son un reto para la mayoría de los productos, son las de la mayoría de los campos de Oriente Medio por lo que tienen un enorme potencial de futuro.
Cepsa ha desarrollado la mejor tecnología para la producción de LAB, ¿en qué consiste y qué mejoras aporta respecto a las anteriores?
El Alquilbenceno sulfonado (LAS) es el componente de detergentes sintético de mayor uso en todo el mundo y Cepsa es el principal productor mundial de este compuesto. Tradicionalmente, la producción de LAB se llevaba a cabo utilizando bien ácido fluorhídrico (HF) o tricloruro de aluminio (AlCl3), con notables retos a nivel operacional y de gestión. Un hito de Cepsa fue la tecnología DETAL (Proceso DetalTM de alquilación en lecho fijo), pionera en el sector y desarrollada junto con UOP
(Universal Oil Products).
A partir de los años 90, este know how español sustituyó al proceso tradicional en la industria de los detergentes y se exportó a todo el planeta. Desde entonces, el 80% de la nueva capacidad está basada en esta tecnología. La nueva tecnología presenta las ventajas de ser un proceso más seguro, con menor producción de subproductos y más rentable desde el punto de vista económico. Este proceso continuo de mejora está lejos de haber terminado. Cepsa y UOP trabajan activamente en un proyecto de investigación a largo plazo en la búsqueda de nuevas mejoras para la tecnología de alquilación en lecho fijo.
Investigan nuevos procesos para aprovechar mejor la glicerina y la acetona derivada de la generación de biodiésel y fenol. ¿En qué consiste el SOLKETAL, síntesis del trabajo de laboratorio llevado a cabo en la Universidad de Sevilla? ¿es realmente más limpio y más potente?
En la producción de biodiésel y la de fenol se producen dos coproductos: la glicerina y la acetona, sobre los que Cepsa, a través del I+D, busca cómo aumentar su valor añadido. El Centro de Investigación de Cepsa ha llevado a cabo un proyecto de investigación para la revalorización de estos productos a partir de la formación de un acetal (denominado SOLKETAL) para su utilización como aditivo en combustibles tipo diésel.
El proyecto se desarrolló junto con la empresa BIOOILS y la Universidad de Sevilla, que realizó las pruebas de comportamiento en un motor diésel. El Acetal sintetizado es un compuesto considerado de origen Bio al proceder de la glicerina su vez procedentes de los aceites vegetales. Este compuesto presenta unas buenas propiedades especialmente de lubricación respecto al combustible tradicional y por ello se puede utilizar para formular diésel de automoción. En las pruebas de motor efectuadas en la Escuela de Ingenieros de la Universidad de Sevilla, no se encontraron diferencias significativas respecto al diésel convencional en cuanto a consumo y emisiones.
Este proyecto ha conseguido aunar el mundo bio con el de origen mineral y ha permitido obtener un compuesto que puede añadirse al diésel convencional y que contribuye a la tan buscada economía circular de los combustibles.
¿Cómo revalorizar los productos de refinación del petróleo? ¿En qué consiste el trabajo que desarrollan en este sentido en la Universidad de Cádiz?
Hoy el suministro de energía para el futuro es una clara preocupación de nuestra sociedad. Los esfuerzos de investigación se están dirigiendo a la optimización de procesos actuales basados en petróleo y al desarrollo de nuevas tecnologías que permitan la sustitución de la energía de origen mineral por otras fuentes de origen renovable.
Sin embargo, actualmente la mayor parte de la energía consumida por el sector del transporte continúa siendo proporcionada por el petróleo no renovable. Así, las industrias del refino y la petroquímica, como es el caso deCepsa, nos vemos obligadas continuamente a adaptar de la manera más eficiente nuestros esquemas de operación a las necesidades actuales. Un enfoque interesante para superar este problema podría ser, por ejemplo, la revalorización de diferentes corrientes de nuestras refinerías. Procesos de revalorización, en el refino del petróleo, son aquellos en os que partiendo de un producto determinado se llega a otro de mayor valor añadido.
Así, a través de la alquilación de aromáticos y de olefinas procedentes de la nafta de FCC (craqueo catalítico fluidizado o hidrocraqueo) se pretende obtener combustibles limpios, más concretamente diésel/queroseno, adaptados a la legislación cada vez más exigente. El proyecto está enmarcado dentro de un convenio de colaboración entre Cepsa y la Universidad de Cadiz, en materia de contratos de personal investigador y, a su vez, en el marco de la Escuela Internacional de Doctorado EIDEMAR.
El alcance de este convenio es el desarrollo de la Tesis Doctoral Industrial Cepsa/UCA (Universidad de Cádiz) Revalorización de corrientes de naftas de FCC. La estrategia prevista para lograr los objetivos en el Centro de Investigación de Cepsa se basa en el diseño, síntesis y evaluación de catalizadores, altamente selectivos y estables, que nos permitan llevar a cabo el proceso de la forma más sostenible posible.
¿Qué puede aportar la química como solución inteligente al futuro de las personas y el planeta?
Por ser concreta, la química aporta soluciones. Es na disciplina que no ha hecho salvo mejorar nuestra vida y nuestro día a día. No podemos olvidar descubrimientos tan importantes y necesarios como los medicamentos, los sistemas de purificación y tratamiento de agua, los plaguicidas, los combustibles… Es decir, la química y los proyectos innovadores son lo que nos harán avanzar y superar los obstáculos y situaciones puntuales y lo que nos permitirá seguir evolucionando como Sociedad. El avance de la química debe ir en paralelo mejorando los combustibles, la petroquímica, los fármacos, los materiales… Y, con ello, continuará mejorando la calidad de vida de todos.
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