Las compañías petroleras apuestan por los productos petroquímicos, y la química verde necesita ayuda para competir

Consumo mundial de petróleo se redujo en aproximadamente un 9% en 2020, ya que la pandemia redujo los viajes de negocios y de placer, la producción industrial y el transporte de mercancías. Esta abrupta caída acelera el cambio continuo de los combustibles fósiles a las energías renovables.

Las previsiones del gobierno de EE. UU. muestran que el uso del petróleo para el transporte, la industria, la construcción, la calefacción y la electricidad está disminuyendo y seguirá cayendo en los próximos años. Esta tendencia tiene enormes implicaciones para la industria petrolera: como observó la Agencia Internacional de Energía en 2020, “Ninguna compañía de petróleo y gas no se verá afectada por las transiciones de energía limpia.»

Muchas de estas empresas están tratando de compensar las pérdidas impulsar la producción de petroquímicos derivados del petróleo y el gas natural. En la actualidad, aproximadamente el 80% de cada barril de petróleo se utiliza para fabricar gasolina, diesel y combustible para aviones, y el resto se destina a productos petroquímicos. A medida que la demanda de combustibles derivados del petróleo disminuye gradualmente, la cantidad de petróleo utilizada para ese Las acciones de “otras” crecerán.

Esto tiene sentido como estrategia comercial, pero aquí está el problema: los investigadores están trabajando para desarrollar reemplazos más sostenibles para los productos petroquímicos, incluidos los plásticos de base biológica y los productos químicos especiales.Sin embargo, los productos petroquímicos se pueden fabricar a una fracción del costo. trabajando para desarrollar versiones ambientalmente benignas de productos químicos valiosos, me preocupa que sin el apoyo adecuado, química verde la investigación tendrá dificultades para competir con los productos basados ​​en fósiles.

Pivotando hacia la petroquímica

Los productos petroquímicos se utilizan en millones de productos, desde plásticos, detergentes, champús y maquillaje hasta solventes industriales, lubricantes, productos farmacéuticos, fertilizantes y alfombras Durante los próximos 20 años, la compañía petrolera BP proyecta que este mercado crecer entre un 16% y un 20%.

Las compañías petroleras se están intensificando para aumentar la producción petroquímica. En la ciudad de Yanbu, en Arabia Saudita, por ejemplo, dos empresas estatales, Saudi Aramco y Sabicestán planificando un nuevo complejo que producirá 9 millones de toneladas métricas de petroquímicos cada año, transformando el crudo ligero árabe en lubricantes, solventes y otros productos.

Estos cambios están ocurriendo en toda la industria mundial. Varias empresas chinas están construyendo fábricas que convertir alrededor del 40% de su petróleo en productos químicos tal como p-xilenoun bloque de construcción para productos químicos industriales. Exxon-Mobil comenzó a expandir la investigación y el desarrollo de productos petroquímicos desde 2014.

La promesa de la química verde

Al mismo tiempo, en los EE. UU. y otros países industrializados, los problemas de salud, ambientales y de seguridad están impulsando una búsqueda para producir alternativas sostenibles para los productos químicos derivados del petróleo.La extracción de petróleo y gas natural, el uso de productos petroquímicos y la quema de combustibles fósiles han ambiental y salud humana El alto consumo de petróleo también plantea preocupaciones de seguridad nacional.

El Departamento de Energía ha liderado la investigación básica sobre bioproductos a través de su laboratorios nacionales y financiación de la universidad Centros de Investigación en BioEnergíaEstos laboratorios están desarrollando biocombustibles y bioproductos domésticos sostenibles a base de plantas, incluidos los reemplazos petroquímicos, a través de un proceso llamado «ingeniería metabólica».

Investigadores como yo estamos usando enzimas para transformar los desechos frondosos de cultivos y otras fuentes en azúcares que pueden ser consumidos por microorganismos, típicamente, bacterias y hongos como la levadura Estos microorganismos luego transforman los azúcares en moléculas, de manera similar a la forma en que la levadura convierte el azúcar en etanol, fermentándolo en cerveza.

En la creación de bioproductos, en lugar de crear etanol, el azúcar se transforma en otras moléculas. Podemos diseñar estas rutas metabólicas para crear disolventes; componentes en polímeros ampliamente utilizados como el nailon; perfumesy muchos otros productos.

Mi laboratorio está explorando formas de diseñar enzimas (catalizadores producidos por células vivas que provocan o aceleran reacciones bioquímicas. Queremos producir enzimas que se puedan poner en bacterias modificadas para fabricar productos naturales estructuralmente complejos.

El objetivo general es juntar el carbono y el oxígeno de una manera predecible, similar a las estructuras químicas creadas a través de la química basada en el petróleo, pero el enfoque ecológico utiliza sustancias naturales en lugar de petróleo o gas natural como componentes básicos.

Este no es un concepto nuevo. Las enzimas de las bacterias se utilizan para fabricar un importante antibiótico, eritromicinaque fue descubierto por primera vez en 1952.

Todo esto tiene lugar en un biorrefinería – una instalación que toma insumos naturales como algas, desechos de cultivos o cultivos energéticos especialmente cultivados como hierba de cambio y los convierte en sustancias comercialmente valiosas, como lo hacen las refinerías de petróleo con el petróleo.Después de fermentar los azúcares con microorganismos diseñados, una biorrefinería separa y purifica las células microbianas para producir un espectro de productos de base biológicaincluidos aditivos alimentarios, alimentos para animales, fragancias, productos químicos y plásticos.

En respuesta a la crisis mundial de contaminación plásticauna prioridad de investigación es “reciclaje de polímeros.” El uso de materias primas de base biológica puede transformar botellas de agua de un solo uso en materiales que son más reciclables que las versiones a base de petróleo porque son más fáciles de calentar y remodelar.

Reducir la brecha de costos

Para reemplazar los bienes y prácticas contaminantes, las alternativas sostenibles deben ser competitivas en costos. Por ejemplo, muchos plásticos actualmente terminan en vertederos porque son más barato fabricar que reciclar.

Los altos costos también están frenando el progreso hacia una bioeconomía Hoy en día, la investigación, el desarrollo y la fabricación son más costosos para los bioproductos que para las versiones petroquímicas establecidas.

Los gobiernos pueden utilizar leyes y reglamentos para impulsar el cambio. En 2018, la Unión Europea estableció un objetivo ambicioso de abastecimiento 30% de todos los plásticos de fuentes renovables para 2030Además de reducir la contaminación plástica, este paso ahorrará energía: la producción de plásticos derivados del petróleo ocupa el tercer lugar en el consumo de energía a nivel mundial, después de la producción y el transporte de energía.

La promoción de productos de base biológica es compatible con el enfoque de todo el gobierno sobre el cambio climático del presidente Biden. Plan de empleo estadounidense.

Pero las inversiones de las compañías petroleras en el diseño de nuevos productos químicos están creciendo, y el abismo entre el costo de los productos derivados del petróleo y los producidos a través de tecnologías verdes emergentes continúa ampliándose.Tecnologías más eficientes podrían eventualmente inundar los mercados petroquímicos existentes, reduciendo aún más el costo de los productos petroquímicos y haciendo aún más difícil competir.

En mi opinión, la creciente crisis climática y el aumento de la contaminación plástica hacen que sea urgente desvincular la economía mundial del petróleo. Creo que encontrar reemplazos para los productos químicos a base de petróleo en muchos productos que usamos a diario puede ayudar a que el mundo avance hacia ese objetivo.

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