Puede que el gas natural sea el combustible fósil más limpio, pero sin embargo puede convertirse en una plaga innecesaria cuando se produce como producto de desecho en los pozos petrolíferos marítimos. La compañía estatal brasileña de petróleo Petrobras está alimentando una carrera entre dos desarrolladores de reactores químicos modulares que podría convertir este “gas asociado” en crudo sintético.

Compact GTL, con sede en el Reino Unido, se dispone a desvelar en el día de hoy una asociación comercial con Sumitomo Precision Products, una compañía industrial japonesa con la que Compact GTL está construyendo una planta piloto de transformación de gas a líquido (GTL) y que será entregada a Petrobras este verano. Mientras tanto, y pisándole los talones a Compact GTL, nos encontramos con el desarrollador de microreactores Velocys, con sede en Columbus, que anunció sus planes el mes pasado para construir una planta piloto para Petrobras utilizando su diseño potencialmente más compacto.

Si alguna de las compañías tuviese éxito, las emisiones de gas de efecto invernadero generadas cuando el gas natural remoto simplemente se acaba quemando en los pozos de petróleo (lo que supone el 0,5% de todas las emisiones de dióxido de carbono procedentes de combustibles fósiles, según una estimación de 2005 de Oak Ridge National Laboratory). “Hoy día quemamos el suficiente gas natural como para proporcionar energía a Alemania,” señala Jeff McDaniel, director de desarrollo de negocio de Velocys.

Petrobras tiene una necesidad particularmente rigurosa de encontrar una solución para todo este gas desperdiciado. En la actualidad se encuentra en fase de desarrollo de su campo Tupi, 300 kilómetros alejado de la costa, que se convertirá en el campo petrolífero en alta mar más grande del mundo, según la asesoría de energía y minería Wood Mackenzie. “Uno de sus mayores retos será el modo de tratar el gas asociado,” señala Ruaraidh Montgomery, analista para Latinoamérica de Wood Mackenzie, y con residencia en Houston.

Tanto Compact GTL como Velocys utilizan las mismas reacciones catalíticas encontradas en las enormes instalaciones de GTL: en primer lugar el gas natural se mezcla con vapor para crear monóxido de carbono e hidrógeno; el syngas resultante después se convierte en una forma de crudo sintético con apariencia similar a la cera.

Sin embargo, esto resulta comercialmente viable sólo a enorme escala, como la planta de 140.000 barriles diarios que Shell está construyendo en Qatar, y que usará dos docenas de buques reactores de 1.200 toneladas. Tanto Velocys como Compact GTL tienen que incluir la misma composición química en un paquete que encaje dentro de la plataforma marítima o en la cubierta de los buques flotantes de producción, almacenaje y descarga (FPSO, en sus siglas en inglés) que cada vez se utilizan con más frecuencia para explorar y dar servicio en los campos petrolíferos de alta mar.

Esto hace posible llevar a cabo las reacciones químicas en microcanales de entre uno y cinco milímetros de ancho, así como a temperaturas y presiones más altas. La rápida transferencia de calor permite un control más preciso de la temperatura, y esto disminuye el riesgo de reacciones de escape que podrían dañar al catalizador o, aún peor, destruir la planta.

El resultado, según Velocys, es una aceleración casi 200 mayor en la “reformación” que el vapor provoca sobre el metano para convertirlo en syngas. “El tiempo de contacto [para los reactantes] en un reformador convencional de vapor es de alrededor de un segundo. En los microcanales, es aproximadamente cinco milisegundos,” afirma McDaniel. El paso relacionado con el crudo sintético del microcanal es entre 10 y 15 veces más rápido. En general, todo esto debería lograr reducir aproximadamente 10 veces el volumen del equipamiento necesario dentro de una planta GTL integrada.

La planta piloto de Velocys debería generar entre cinco y 10 barriles de crudo sintético. Empleará un diseño modular, encuadrando a miles de microcanales en cubos de reactor de aproximadamente dos pies por cada lado. Los calatizadores están diseñados por la empresa matriz de Velocy, Oxford Catalysts, con sede en el Reino Unido. La planta piloto se construirá en Japón por los socios de Velocys: Kobe Steel y Modec, un constructor de equipamiento de alta mar con sede en Tokyo, y serán entregados a Petrobras para su puesta a prueba el año que viene.

Compact GTL está siguiendo un método modular similar, con cubos de reactor que contienen canales más grandes—entre cinco y 10 milímetros de largo—y que se cree podrían facilitar la manufactura e incrementar la fiabilidad. “Hemos sido conservadores en nuestro grado de intensificación de proceso,” señala Iain Baxter, director general de Compact GTL. “No se puede jugar con la industria del petróleo cuando hablamos de fiabilidad y operatividad.”

También poseen una gran ventaja sobre Velocys. Petrobras pagó 45 millones de dólares por la plana piloto de 20 barriles diarios de Compact GTL, que se espera funcione en una localización de Petrobras en la costa de Brazil en agosto. Además Petrobras ya está financiando el proceso de ingeniería de una planta de 2.000 barriles diarios de Compact GTL para su inclusión en los planes de un buque FPSO, el Guanambi 1.

Montgomery afirma que Petrobras está explorando otras opciones para el gas asociado del campo Tupi, incluyendo la construcción de una tubería de 300 kilómetros fuera del campo, la construcción de FPSOs que puedan licuar el gas, así como la reinyección del gas natural en las reservas de petróleo.

El petróleo de Tupi se asienta bajo dos kilómetros de agua y otros cinco kilómetros de roca y sal, haciendo que sea difícil la obtención de una imagen precisa de las reservas. Por tanto en vez de hacer perforaciones de prueba durante periodos de uno a tres meses, Petrobras tiene planeado construir una flota de FPSOs que sean capaces de operar pozos de prueba entre seis y 18 meses—tiempo suficiente para generar mucho gas pero no el necesario para justificar la construcción de una tubería o la perforación de costosos pozos de reinyección.

Las plantas modulares GTL, señala Baxter, podrían ser la clave para mantener el calendario de planes de desarrollo de Petrobras. “Las pruebas de pozos extendidas tienen el riesgo de acabar siendo retrasadas si las soluciones de GTL o las alternativas no demuestran funcionar pronto. GTL es la solución más sencilla.”

Una vez lanzadas, tanto Compact GTL como Velocys confían en que las plantas modulares GTL generarán muchas oportunidades tanto en alta mar como en tierra. Baxter señala que ese es el mensaje que ve en el hecho de que los socios de Velocys, Modec y Kobe Steel, estén gastando su propio dinero para construir un reactor piloto para Petrobras: “La señal que envía es que este va a ser un gran espacio de mercado y que hay un tipo de competición realmente agresiva dentro de él. Hay otras personas que están poniendo grandes cantidades de fondos de riesgo sobre la mesa y están intentando entrar en el juego.”