La orimulsion: propiedades y problemática

Indice
1.
Introducción
2. Historia
3. Composición de la
orimulsión
4. La orimulsión y el riesgo
ambiental
6. Conclusión
7. Bibliografía

1.
Introducción

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

2. Historia

A principios de la
década de los ochenta, producto de la convulsionada
situación que se vivía en el medio oriente, los
precios del
petróleo
alcanzaron niveles nunca antes vistos en la historia de la
producción de crudo. Venezuela, aislada de aquella
problemática, vio como sus ingresos por
concepto de
venta de
petróleo crecían de manera desbordante. En la misma
época, se descubren yacimientos de pesados en la faja del
Orinoco, y se determina que estos son de una magnitud
extraordinaria, tanto que, aún en la actualidad se
consideran los depósitos de crudo más grandes de
todo el mundo. Dentro de aquella bonanza, y pensando en la
necesidad de expansión ante un muy probable aumento de la
demanda, se
ideo un plan de desarrollo de
gigantescas magnitudes con el fin de crear un complejo refinador
que utilizaría como materia prima
el crudo extraído de la faja recién descubierta. El
hecho de que este petróleo fuese del tipo pesado,
implicaba un reto tecnológico a la hora de transportar
este material por sistemas de
bombeo, algo necesario para la refinación por los métodos
convencionales conocidos en la época.

Ante esta situación, El Intevep, en conjunto con
la Universidad de
los Andes, comenzaron una serie de estudios sobre posibilidades
para solventar el problema planteado. Una de las soluciones
propuestas era la de mezclar el hidrocarburo pesado con livianos,
a fin de hacerlo mas fluido, sin embargo, se trabajó en la
posibilidad de emulsificar el pesado y así hacerlo fluir.
Esta investigación se desarrollo por varios
años.
Para mediados de los ochenta, la situación mundial
había cambiado, los precios del crudo bajaron nuevamente,
se produjo una crisis de
presupuesto en el
país, y los ingresos que sustentaban e impulsaban los
sueños de expansión se desvanecieron. En este
punto, los estudios de emulsificación de pesados que se
encontraban bastante adelantados, se quedaban sin vigencia. Pero,
partiendo de la idea proporcionada por otro estudio sobre la
factibilidad
de utilizar el bitumen natural como combustible, se
decidió probar quemando la emulsión desarrollada.
El agua
presente en la emulsión, proporcionaba
características muy interesantes al ahora nuevo
combustible, las cuales serán descritas mas adelante. Es
así como se presenta la Orimulsión como una nueva
alternativa de combustible para las plantas de
generación de energía, sobretodo donde se utiliza
el fuel oil o el carbón como carburantes.

A partir de aquí, la investigación tomo
otro rumbo, se comenzó a trabajar en el perfeccionamiento
de este nuevo producto, y se desarrollaron patentes a lo largo de
todo el proceso de
producción, desde la obtención de la materia prima,
hasta el transporte del
producto; todas, incluyendo la del producto mismo, propiedad de
la única empresa que
produce la Orimulsión: Bitor, Bitumenes del Orinoco.
Actualmente se produce Orimulsión-400, que es la ultima
formulación del combustible, y de la cual se
presentarán datos más
precisos mas adelante.

3. Composición de
la orimulsión

Como se ha dicho antes, la Orimulsión no es
más que una emulsión de crudo pesado en agua. A
grandes rasgos, su composición porcentual es de
aproximadamente un 30% de agua, 70% de bitumen natural, y un
agregado menor al 0,2 que representa la fracción de
surfractante y estabilizante de emulsión. El surfractante
es un tipo de alcohol
etoxilato, y el estabilizante es monoetanolamina. El bitumen y el
agua presentan diferencias de polaridad muy grandes, y como el
agua y el aceite, no se mezclan naturalmente. Los etoxilatos y
las aminas son moléculas polares, estas se adhieren a las
partículas de crudo, rodeándolas completamente. La
polaridad de las moléculas las hace solubles en el agua,
solubilidad que logra la estabilización de las
partículas de bitumen en el agua, evitando la
precipitación.

Las características químicas de la
Orimulsión-400 fueron evaluadas por Environment 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 es importante notar que las
concentraciones de compuestos volátiles y de
poliaromaticos son relativamente bajas, cuando se compara con
otros combustibles derivados de petróleo. Como ejemplo, se
tiene que el fuel oil, presenta en análisis similares concentraciones de
volátiles de mas de 450ppm, una concentración mas
de 10 veces mayor a la que se observa para la Orimulsión.
Lo transcendental de esto, es que estos compuestos son de muy
alta toxicidad, teniendo estos un gran potencial cancerígeno. La relativamente alta
concentración de metales se debe a
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 su contenido de agua. Y es
que este previene la ignición espontanea del combustible.
Mas aún, como se ha visto, la cantidad de volátiles
presentes es muy baja, por lo que prácticamente todos los
vapores provenientes del combustible son de agua, los cuales no
son inflamables. Esto se evidencia en su alto punto de flash, alrededor
de 90ºC. La densidad de la
Orimulsión se encuentra entre la del agua de mar y el agua
pura, con una viscosidad
más de 20 veces menor que el bitumen original.

Fuente: Environment Canada
1998.

4. La orimulsión y el
riesgo
ambiental

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

Fuente: EPA.

Fuente: EPA.

Se observa en estos datos que la concentración
para las emisiones es bastante similar con respecto a otros
combustibles, con la particularidad de que las emisiones de plomo
y mercurio son menores en la Orimulsión que en el Fuel Oil
y en el Carbón, siendo estos dos metales dos de los
más peligrosos para la salud y el medio
ambiente. Estos valores se
basan en mediciones de emisiones no controladas. Utilizando
métodos de control es
posible reducir mucho más los contaminantes producidos en
la combustión. Donde la Orimulsión presenta
desventaja es en la emisión del Vanadio, pero esta se
puede controlar por los métodos antes
mencionados.

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

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

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

5. La problemática de la
Orimulsión

Como ya se ha visto, la Orimulsión presenta
ciertos beneficios en su uso, sobretodo desde el punto de vista
ambiental, cuando se compara con otras alternativas de
combustible fósil. Sin embargo, desde el comienzo de su
producción a escala comercial,
ha presentado grandes dificultades para colocarse en el mercado,
al punto que Bitor, la única productora del combustible se
encuentra en dificultades económicas. La Orimulsión
se utiliza en 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 se
puede atribuir principalmente ha dos factores que son:
dificultades técnicas,
y problemas de
imagen.

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

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

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

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

Problemas de imagen. El caso Florida.
A mediados de los noventa, la empresa
Florida Power & Light comienza a desarrollar un proyecto para
utilizar la Orimulsión en una de sus plantas ubicada en
Parrish, Florida. Esta sería la primera
implementación del combustible en territorio
norteamericano, e implicaba una cuantiosa inversión, así como la
aprobación del gobierno del
estado de
Florida. Al salir a la luz este
proyecto, comenzó una enorme campaña de
oposición y desprestigio en contra de la
utilización del nuevo combustible. Frentes ambientalistas
y grupos de
consumidores, entre otros, iniciaron campañas de oposicion
evidentemente aupados por competidores en el área de los
combustibles. De hecho, uno de los primeros grupos en oponerse a
la utilización del combustible fue la Asociación
Americana del Carbón, que se vería seriamente
afectada por la introducción de este nuevo
combustible.

Entre los grupos que se oponían a la
Orimulsión se encontraban grupos ambientalistas como
Sierra Club y el FCAN, dos de sus más duros objetores. A
continuación se presenta parte de un articulo del FCAN
titulado "Orimulsion: Protecting FP&L While You
Become Guinea Pigs" (Orimulsión: Protegiendo a FP&L
mientras ustedes se convierten 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 el combustible:
"La Orimulsión es una barata y abundante brea venezolana,
la cual el más grande inversionista de nuestro estado,
Florida Power & Light, quiere quemar en su planta cercana a
Parrish, FL. Su promotor, Bitor Inc. (con base en South Florida)
ha negociado un dulce acuerdo entre FP&L y el gobierno
venezolano, para asegurar una fuente de combustible más
barata para sus plantas de poder"
En este articulo el presidente de la asociación esgrime
sus argumentos en contra de la Orimulsión, entre las
cuales se encuentra la preocupación ante un posible
derrame, el supuesto aumento de las emisiones de CO2 y
NOx, la toxicidad del surfractante, emisión de
partículas, entre otras. Estas ideas son las mismas que
exponían todos los demás grupos que se
oponían a la utilización del combustible. Partiendo
de lo explicado en secciones anteriores, se puede concluir que
muchos de estos argumentos no eran del todo validos. Al final, el
gobierno de Florida votó en contra de la aprobación
del proyecto de FP&L. Este revés produjo un grave
daño a la imagen del producto, poniendo en duda las
ventajas que aseguraba tener.

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

6.
Conclusión

La Orimulsión, cuando es utilizada con la
tecnología
adecuada, representa una fuente de energía alternativa muy
atractiva, sobretodo desde el punto de vista ambiental. Sin
embargo, las fuentes de
energía alternativas atractivas nunca son bien recibidas
en el mundo del mercado energético. La Orimulsión
no fue la excepción a esto. Mas que verdaderos
obstáculos técnicos, la Orimulsión a tenido
que enfrentarse a poderosos intereses económicos y
políticos, que no están dispuestos a compartir su
posición con nadie. Esta historia se ha repetido muchas
veces con otras nuevas
tecnologías en el área energética, y por
lo general lleva mucho tiempo y esfuerzo
lograr un lugar dentro de este tan competitivo campo.
Pero no se puede decir que la insignia de la innovación tecnológica venezolana
tenga un futuro promisorio, ya que los cambios políticos
que se suceden actualmente dentro de Petróleos de
Venezuela, no dejan una visión muy clara de cual
será el destino del combustible.

7.
Bibliografía

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

Autor:

Alexis Ramirez

Bárbula, 10 de Marzo de 2003.