Evaluación técnico-económica de producción de gasolina sintética a partir de hidrógeno verde por diversas rutas de síntesis

Abstract

Este trabajo de memoria evalúa la viabilidad técnica y económica de la producción de gasolina sintética a partir de H2 verde y CO2 capturado, considerando un total de nueve rutas productivas, que abarcan tanto procesos directos como indirectos. En cada una de estas rutas productivas, se integra un análisis técnico, que incluye las cinéticas de reacción y el diseño de planta, con un análisis económico que abarca los costos de capital (CAPEX) y los costos operativos (OPEX). Los resultados indican que la ruta correspondiente a RWGS-MeOH-MTG es la más competitiva, logrando un costo nivelado de la gasolina (LCOG) de 2,34 USD/l, lo que representa una reducción del 5% en comparación con la ruta tradicional MeOH-MTG. Esta reducción se debe a la inclusión de una etapa de RWGS, que convierte las materias primas en gas de síntesis, reduciendo el tamaño y costo de los equipos posteriores. Además, los análisis de sensibilidad respecto a los costos de las materias primas muestran que el H2 y el CO2 tienen un impacto significativo en el costo total de producción, siendo el H2 el principal impulsor del costo. En un escenario optimista, el LCOG podría reducirse a 0,99 USD/l, lo que haría que la gasolina sintética fuera competitiva con la gasolina tradicional. El trabajo también explora el escalamiento de la producción y su efecto sobre el LCOG, mostrando que las economías de escala pueden generar reducciones de costos a medida que la producción aumenta en un factor de 10 respecto a una producción mínima de 87,6 kton/año. A pesar de estas variaciones, la ruta RWGS-MeOH-MTG sigue siendo la más costo-efectiva, demostrando su conveniencia ante diferentes escalas de producción y escenarios de costos de materias primas. Se recomienda profundizar en la optimización de la ruta RWGS-MeOH-MTG, estudiar métodos de separación de compuestos alternativos e integrar sistemas de recuperación de energía para mejorar la viabilidad económica. Adicionalmente, realizar un análisis de emisiones de CO2 que refleje efectivamente la cantidad atrapada de este gas en el producto final. This study evaluates the technical and economic feasibility of producing synthetic gasoline using green H2 and captured CO2. It examines nine production routes, including both direct and indirect processes. Each route includes a technical analysis, such as reaction kinetics and plant design, along with an economic evaluation covering capital costs (CAPEX) and operating costs (OPEX). The findings show that the RWGS-MeOH-MTG route is the most competitive, with a levelized cost of gasoline (LCOG) of 2,34 USD/l. This is 5% lower than the traditional MeOH-MTG route, mainly due to adding an RWGS stage that converts raw materials into syngas, reducing the size and cost of later equipment. Sensitivity analysis highlights that H2 and CO2 costs have a significant impact on production costs, with H2 being the largest contributor. In a best-case scenario, the LCOG could drop to 0,99 USD/l, making synthetic gasoline competitive with traditional gasoline. The study also looks at how scaling production affects costs, showing that larger production volumes from ranging from a minimum capacity of 87,6 kton/year to a ten-time increase in production can reduce costs through economies of scale. Even with these changes, the RWGS-MeOH-MTG route remains the most cost-effective option, making it suitable for different production scales and raw material prices. It is recommended to further optimize the RWGS–MeOH–MTG route, explore alternative gas separation technologies, and integrate energy recovery systems to enhance its economic feasibility. Additionally, to fully assess the environmental benefits of e-gasoline, future research should include a comprehensive net CO2 emissions analysis.