Descarbonizar los productos químicos: nuestro deber elemental

Los productos químicos están presentes en todas las facetas de nuestras vidas, desde la ropa que usamos y los alimentos que comemos hasta los combustibles que empleamos para calentar nuestros hogares e impulsar nuestras industrias. En el mundo moderno, los productos químicos son tan fundamentales para nuestra existencia como el aire y el agua.

Sin embargo, nuestra relación con ellos es bastante compleja.

Nuestra dependencia de los productos químicos, que algunos llamarían adicción, tiene un precio elevado. Exigen tanto como ofrecen y son un componente clave del daño que hacemos a nuestro valioso entorno.

Es imposible romper nuestra relación con los productos químicos sin que esto afecte a toda nuestra forma de vida.

La industria química es responsable de convertir materias primas naturales, como combustibles fósiles, minerales, metales y agua, en una amplia gama de productos industriales y de consumo. Una vida sin productos químicos manufacturados sería una vida muy diferente: sin productos químicos agrícolas para fertilizantes y pesticidas, sin productos farmacéuticos, sin productos petroquímicos para plásticos y sintéticos, sin resinas, selladores ni adhesivos para la industria y sin ningún tipo de compuesto inorgánico, puesto que no se producen naturalmente en la corteza terrestre.

Nuestra existencia aún sería posible, pero sería una existencia mermada que dejaría la sociedad global atrapada en una ralentización perpetua.

Entonces, ¿qué tamaño tiene exactamente la industria química y cuál es la magnitud de su huella tóxica?

Un impulsor del PIB global

Nuestros estilos de vida y hábitos de compra muestran un apoyo generalizado a la industria química. Comercialmente, está en auge. El sector generó ingresos superiores a 5,7 billones de USD en 2022, un aumento considerable frente a los 5,1 billones de USD de 2021 y los 3,9 billones de USD de 2020, cuando la pandemia de COVID-19 frenó el crecimiento. En 2024 se espera un avance adicional de alrededor del 1,8 %.[1]

China, con su enorme y creciente base industrial, domina el sector en todo el mundo. Se llevó el 43 % de los ingresos globales por productos químicos en 2021, seguido de la Unión Europea con un 14,7 % y EE. UU. con un 10,9 %.[2]

Las empresas más grandes en términos de ingresos ese año fiscal demuestran el alcance internacional de la industria: BASF SE (Alemania, 93 millones de USD), Dow Inc (EE. UU., 55 millones de USD), Saudi Basic Industries Corp (Arabia Saudí, 47 millones de USD), LyondellBasell Industries NV (Reino Unido, 46 millones de USD) y Mitsubishi Chemical Group Corp (Japón, 35 millones de USD).[3]

Fabricamos productos químicos a una escala que la mente humana encuentra difícil de conceptualizar. Cada año salen de nuestros laboratorios y plantas más de 250 000 millones de toneladas de productos químicos para satisfacer la demanda mundial. Además, la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) estima que entre 2000 y 2050 la producción global de productos químicos sintéticos se multiplicará por seis.^[4]

Si los productos químicos primarios producidos con más frecuencia (etileno, propileno, benceno, tolueno, xilenos mixtos, amoniaco y metanol) suenan aterradores, es probablemente porque lo son. Los estudios indican que, en la actualidad, en el cuerpo humano promedio hay unos 700 productos químicos fuera de lugar. Más de 400 se relacionan con cánceres y otros son culpables de trastornos del sistema nervioso o reproductivos.

En pleno ascenso del calentamiento global y de las extinciones generalizadas de especies, el impacto colectivo de los productos químicos en nuestro entorno precario está causando un profundo examen de conciencia.

Después de todo, si el sector químico fuera un país, se clasificaría como el quinto mayor emisor de carbono del mundo.[5]

Evaluar el coste de nuestra dependencia química

Ningún plan cohesivo para abordar el cambio climático puede ignorar el comercio de productos químicos. En 2021 la industria química mundial representó aproximadamente el 2 % de las emisiones totales de carbono, lo que equivale a unos 925 millones de toneladas métricas de CO₂.[6]

Aunque los enfoques basados en el consumidor para descarbonizar el sector químico son importantes, son inadecuados de forma aislada. Por ejemplo, anualmente se reciclan solo el 10 % de los plásticos, una gota en un océano donde, por desgracia, cada vez flota más plástico.

Cumplir con el objetivo de cero emisiones netas del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) para 2050 requerirá una visión más amplia, que debería abordar las emisiones de CO₂ de la industria química durante las fases de producción, uso y eliminación.

Si queremos mantener vivo el objetivo de cero emisiones netas, la Agencia Internacional de la Energía (AIE) estima que, mientras se satisface la creciente demanda de productos, las emisiones del sector químico tendrían que disminuir un 15 % para 2030. Ese es un desafío que exigirá una innovación sin precedentes, tanto en el ámbito público como en el privado.

El sector químico es “solo” el tercer mayor emisor industrial de CO₂, pero es el principal consumidor de energía. ¿Qué causa esta disparidad? Que alrededor de la mitad de la energía del sector se utiliza directamente como materia prima, en lugar de como fuente de energía de procesamiento.[7]

Aunque la producción química debe aumentar para satisfacer la demanda futura, las previsiones sugieren que no es necesario que la energía de procesamiento se incremente en paralelo. En su lugar, el procesamiento de energía podría estabilizarse entre ahora y finales de la década en unos 9 exajulios (EJ) al año, con el carbón parcialmente sustituido por mayores contribuciones de la electricidad y la bioenergía.

Por otro lado, la materia prima es más difícil de descarbonizar, porque el petróleo y el gas actúan como fuentes directas de hidrógeno y carbono, ingredientes de productos químicos cotidianos, como el amoniaco, el etileno y el propileno.

Dada nuestra dependencia química global, ¿cómo pueden los innovadores y legisladores guiar el sector hacia un futuro más limpio y sostenible?

La eficiencia desata una reacción en cadena hacia la sostenibilidad

Afortunadamente, la industria química tiene muchas vías para la descarbonización que merece la pena explorar.

Se puede producir una mayor proporción de hidrógeno, un componente químico clave, utilizando un proceso de electrólisis cada vez más perfeccionado.

En la electrólisis el agua se divide en sus elementos constituyentes, hidrógeno y oxígeno, en una unidad llamada electrolizador, que no emite gases de efecto invernadero. El proyecto Hydrogen Energy Earthshot de EE. UU. tiene como objetivo reducir el coste del hidrógeno verde en un 80 %, hasta 1 USD/kg, en una década.[8]

La industria química también está lista para la infiltración por una nueva generación de bombas de calor de alta temperatura a gran escala. Alrededor de una cuarta parte de todo el calor de procesamiento químico requerido por la industria es inferior a 200 ^oC, un nivel en el que las bombas de calor pueden funcionar de manera factible. Estos dispositivos capturan energía térmica de residuos industriales o fuentes geotérmicas naturales y la reubican con fines industriales. Esto aumenta la eficiencia de los procesos y, al mismo tiempo, promueve una mayor cuota de electrificación, lo que supone un doble triunfo para el sector.

También se prevé que las innovaciones transformen la producción de sustancias como amoniaco, metanol y bioplásticos.

Dinamarca está liderando la producción de amoníaco verde y limpio. Su planta experimental de “energía en amoníaco” (PtA) en Lemvig, actualmente en construcción, produce amoniaco al añadir nitrógeno al hidrógeno formado a partir de la electrólisis.[9] El amoníaco resultante puede utilizarse como fertilizante agrícola, lo que ayudaría a compensar el 1 % de las emisiones globales que se atribuye a las técnicas de producción de amoníaco convencionales.

Este año se ha lanzado Shunli, la primera planta de CO₂ a metanol a gran escala del mundo, en Anyang, China.[10] Basada en la tecnología de emisiones a líquidos de Carbon Recycling International, esta planta utiliza CO₂ e hidrógeno recuperados para crear unas 110.000 toneladas de metanol al año. Los inversores de la planta ya han firmado un acuerdo para entregar 300 camiones pesados Farizon Auto alimentados con metanol, un acuerdo que se espera que reduzca el consumo anual de diésel en 15 000 toneladas.

Continúa la investigación en alternativas de plástico sin emisiones de carbono, conocidas como bioplásticos. Estos pueden ser de origen biológico (fabricados a partir de materiales renovables), biodegradables o ambos. Los materiales biodegradables de origen biológico pueden incluir ácido poliláctico (PLA), polihidroxialcanoatos (PHA), succinato de polibutileno (PBS) o diferentes mezclas de almidón. Actualmente, de los 390 millones de toneladas de plástico que se producen anualmente, menos del 1 % se clasifican como bioplásticos.^[11]

Aun así, incluso con la preocupación por la disponibilidad de materias primas y la calidad de la biodegradación, se prevé que la capacidad de producción global de bioplásticos se triplique entre 2022 y 2027.

Si abordan la descarbonización en el sector químico, los países individuales pueden reducir significativamente sus cifras de CO₂.

Un informe de este año del asesor empresarial global McKinsey se centra en el plan de Alemania de reducir las emisiones de carbono de toda la industria (181 MT de CO₂ a partir de 2021) en un 35 % para 2030. Esto se logrará en parte combatiendo los 40 MT de emisiones de CO₂ que representa por la industria química.[12] El objetivo del país es conseguir una reducción del 50-60 % en las emisiones de CO₂ de la industria química mediante la explotación de cuatro “medidas de descarbonización”:

• Eliminación gradual del carbón en favor de la generación de vapor mediante biomasa, energía solar térmica, hidrógeno, biogás, almacenamiento térmico, bombas de calor y calderas eléctricas (reducción del 25-30 %).
• Uso de bombas de calor de alta temperatura, recompresión mecánica de vapor o tecnologías de separación de calor (reducción potencial del 10-15 %).
• Adquisición de electricidad verde mediante acuerdos de compra de energía (PPA) con productores de energía renovable (reducción potencial del 10-15 %).
• Mejora de la eficiencia energética en grupos de parques químicos con métodos como un mejor mantenimiento de los equipos, iluminación de baja energía y mayor aislamiento (reducción potencial del 1-3 %).

Dados los desafíos inherentes al sector, este tipo de estrategias coordinadas serán vitales para la descarbonización de los productos químicos.

Desafíos en la descarbonización química

La descarbonización del sector químico depende, al menos en parte, de la disponibilidad inmediata de electricidad e hidrógeno ecológicos. La buena noticia es que la producción de estos recursos sostenibles está aumentando cada año. La AIE calcula que la proporción de energía renovable generada en todo el mundo aumentará del 29 % actual al 35 % para 2025[13].

Sin embargo, todas las demás industrias del mundo que se sometan a una transición ecológica competirán por esa misma energía verde. Por lo tanto, es probable que la demanda supere la oferta, lo que tendrá un impacto directo en los costes.

En consecuencia, en el futuro previsible las fuentes de energía fósiles seguirán siendo una propuesta económica atractiva que ejercerá una gran presión comercial sobre los operadores químicos.

Algunos fabricantes de productos químicos pueden verse tentados a cambiar la producción a países con políticas de carbono menos rigurosas. Incluso si se alcanzara un acuerdo internacional sobre primas de carbono estandarizadas, cualquier coste adicional tendría que transferirse a los consumidores, que seguirían siendo libres de favorecer los imperativos económicos en detrimento de los ideales medioambientales.

Dentro de la industria también hay dudas sobre la calidad de los marcos de medición y presentación de los informes de carbono. Aunque existen planes embrionarios para las normas universales de medición y notificación, aún no existe ningún acuerdo global, lo que genera incoherencia en lugar de confianza.

Los actores clave necesitan avanzar más en la descarbonización de toda la cadena de valor química, incluido el procesamiento de materiales al final de su vida útil. Los residuos siguen afectando al sector debido a modelos de negocio anticuados e inflexibles, y el reciclaje químico va por detrás del reciclaje en otras industrias.

Reducir, capturar y reutilizar las emisiones de una manera económicamente viable requerirá nuevas tecnologías y conjuntos de habilidades, que abarcan desde la electroquímica hasta la IA. Sin embargo, existe una escasez global tanto de inversión tecnológica como de mano de obra cualificada, y es probable que la competencia de sectores rivales ponga freno a las esperanzas de una rápida descarbonización química.[14]

Dados estos desafíos, ¿qué tipo de entorno es propicio para la descarbonización dentro del sector químico? Sin duda, uno con una sólida base de infraestructura y un fuerte apoyo a las políticas.

La infraestructura y la política son los catalizadores del éxito

El despliegue masivo de tecnologías de captura de carbono (que extraen CO₂ de la atmósfera y lo almacenan de forma permanente) sigue siendo fundamental para el proceso de descarbonización de la industria química.

Para cumplir el objetivo de cero emisiones netas de la AIE, para 2030 aproximadamente el 5 % de todo el carbono capturado debería derivarse del sector químico. Sin embargo, la tecnología de las infraestructuras de captura de carbono aún no está a la altura.

En el mundo solo hay en funcionamiento unas 40 instalaciones de captura de carbono. Incluso con las siete nuevas instalaciones a gran escala lanzadas desde comienzos de 2022 (cuatro en China, dos en EE. UU. y una en Europa[15]), los déficits son evidentes. La previsión de capacidad de almacenamiento de carbono de 110 Mt CO₂/año para 2030 sigue siendo solo una décima parte de la necesaria para alcanzar el cero neto para esa fecha.[16]

Afortunadamente, los esfuerzos de los legisladores y reguladores sugieren que las políticas a nivel internacional están apostando gradualmente por la descarbonización química.

La UE, como parte de su Pacto Verde Europeo, lanzó su Estrategia de productos químicos para la sostenibilidad (CSS) en 2020, haciendo hincapié en la necesidad de una rápida descarbonización dentro del sector. La CSS tiene como objetivo limitar las emisiones mediante el desarrollo de productos químicos y tecnologías de producción que requieran menos energía.

La Agencia Europea de Sustancias y Mezclas Químicas (ECHA) de la UE se centrará en múltiples estrategias, incluida la prohibición de las sustancias químicas más nocivas en los productos de consumo, la medición del “efecto cóctel” acumulado de las sustancias químicas al evaluar los riesgos y la eliminación gradual de las sustancias per- y polifluoroalquilo dañinas que no sean esenciales.[17]

En toda Europa, muchos países están formalizando sus propias iniciativas para descarbonizar los productos químicos. En 2021, Francia se convirtió en la última nación en poner el punto de mira en este sector y estableció un objetivo de reducir las emisiones de los productos químicos en un 31 % para finales de la década.[18]

En todo el mundo, más de 60 países han declarado una guerra extraoficial contra los plásticos, uno de los principales impulsores de la industria química. En 2022, Canadá anunció que prohibía la fabricación o importación de plásticos nocivos de un solo uso, incluidas bolsas, cubiertos, pajitas y platos.^[19] A principios de ese año, India anunció una prohibición similar, que también cubre los auriculares, los palitos de helado, el film de embalaje y los paquetes de cigarrillos.^[20]

La presión pública está impulsando los esfuerzos sostenidos para descarbonizar los productos químicos, como afirmaría cualquier empresa de inversión con prioridades medioambientales, sociales y de gobierno corporativo (ESG). No descarbonizar los productos químicos es, posiblemente, una estrategia más arriesgada que ignorar la clara necesidad de una acción progresiva.

¿Cómo puede abordar el desequilibrio químico el sector privado?

Los principales actores del sector privado en la industria química están convergiendo detrás de sus homólogos del ámbito público para enfrentarse al problema de la descarbonización.

La Iniciativa de tecnologías con bajas emisiones de carbono, que se lanzará a finales de este año, tiene como objetivo utilizar tecnología limpia como un estímulo para descarbonizar el sector químico.

El grupo está compuesto por más de 70 ejecutivos sénior de la industria química, incluidos representantes de BASF SE, Dow Inc, LyondellBasell Industries NV y Mitsubishi Chemical Group Corp.[21] Su objetivo es marcar el inicio de una cultura de descarbonización abordando los desafíos tecnológicos, normativos, de financiación y del mercado; colaborando más allá de la industria para aumentar la madurez de las tecnologías con bajas emisiones de carbono; y desarrollando proyectos reales para transformar los modelos operativos tradicionales.

Por su parte, la Coalición de Primeros Impulsores, un grupo internacional centrado en sectores difíciles de mitigar, como el químico, lanzó un nuevo informe técnico en julio de este año abogando por el uso de productos químicos de cemento no contaminantes en la industria de la construcción.[22]

El cemento es notablemente perjudicial para la producción, ya que representa solo el 10-15 % de la masa del hormigón, pero es responsable de hasta el 90 % de sus emisiones de gases de efecto invernadero.[23]

Sin la implementación estratégica de productos químicos no podremos progresar en nuestra sociedad global, mejorar los estándares de vida humana ni poner en marcha muchos de los proyectos destinados mejorar la inminente crisis climática.

La idea de “descarbonizar los productos químicos” es más amplia e impactante de lo que parece a primera vista. De hecho, es la piedra angular para reducir potencialmente las emisiones en otras industrias altamente contaminantes, como el transporte marítimo y la siderurgia, entre otras.

No debemos tener miedo de dar grandes pasos: la eliminación de subsidios a los combustibles fósiles, la legislación para la reducción de las emisiones letales, la sustitución de combustibles con un alto contenido de azufre por alternativas con poco azufre y el fin de los residuos plásticos para siempre.

Queremos tener hogares cálidos, comida con la que alimentarnos, empleos para sustentarnos, ropa que vestir y sistemas de transporte que conecten la red global de la civilización. Garantizar que estos derechos también estén disponibles para las generaciones futuras, en lugar de ser solo lujos en una época privilegiada, implicará reformular nuestra relación con los productos químicos de una vez por todas.