El metanol, también conocido como alcohol metílico, es un alcohol simple con la fórmula química CH3OH. Es un líquido incoloro, inflamable y de olor ligeramente dulce. El metanol es el alcohol más simple y el alcohol más producido en el mundo.
El metanol es una sustancia química muy versátil con muchos usos. Se utiliza como combustible, disolvente y componente básico de muchas otras sustancias químicas y también es una fuente de energía renovable.
Tabla de contenido
1. Uso de metanol para síntesis químicas
Alrededor del 70% de la producción mundial de metanol se utiliza como materia prima en diversas síntesis químicas. Las aplicaciones más importantes del metanol son el formaldehído, el metil terc-butil éter (MTBE), el ácido acético, el dimetil éter (DME), el propeno, el metacrilato de metilo y el tereftalato de dimetilo (DMT).
El metanol también se utiliza cada vez más con fines energéticos y combustibles, ya sea directamente o como material precursor, especialmente en las economías emergentes.
Formaldehído a partir de metanol
El formaldehído es el producto más importante elaborado a partir de metanol. En 2011, alrededor del 28% de la producción mundial de metanol se utilizó para producir formaldehído. Aunque la producción de formaldehído ha seguido creciendo en los últimos años, su participación en el consumo de metanol ha disminuido debido a un crecimiento más rápido en otros sectores, como el propeno y las aplicaciones de combustible.
El formaldehído se produce a partir de metanol oxidándolo con oxígeno atmosférico. El proceso específico utilizado depende de la temperatura y el tipo de catalizador empleado.
El metil terc-butil éter (MTBE) se produce mediante la reacción de metanol con isobuteno utilizando intercambiadores de iones ácidos. Se trata de un excelente potenciador del octanaje y ganó importancia con la introducción de grados de gasolina sin plomo y una mayor conciencia del daño potencial asociado con los componentes aromáticos de alto octanaje en las últimas décadas.
Debido a preocupaciones de seguridad, como la liberación de MTBE de los tanques de almacenamiento de alta presión de vapor, este producto ha enfrentado resistencia, particularmente en los países occidentales en los últimos años. Como resultado, el consumo de metanol para la producción de MTBE ha disminuido del 27% en 1996 a apenas el 11% en 2011 y hay un cambio en el interés comercial hacia el etil terc-butil éter (ETBE) como sustituto del MTBE.
Se prevé que la producción general de MTBE aumente nuevamente debido al mayor uso y capacidad de producción en las economías emergentes, como Asia y Medio Oriente.
El ácido acético representa el 11% del uso de metanol, con tasas de crecimiento anual estimadas del 4% hasta 2013. El ácido acético se sintetiza mediante la carbonilación de metanol con monóxido de carbono en fase líquida utilizando catalizadores homogéneos, incluidos cobalto-yodo, rodio-yodo, o níquel-yodo.
El proceso más antiguo de BASF opera a 65 MPa, mientras que los procesos más modernos, como el proceso de Monsanto, operan a 5 MPa. Al ajustar las condiciones operativas, la síntesis también se puede modificar para producir anhídrido acético o acetato de metilo.
El metanol se emplea en diversos procesos para producir gasolina, olefinas, propeno y compuestos aromáticos como combustibles alternativos. Estos desarrollos surgieron como respuesta a la crisis del petróleo e implican la conversión de gas de síntesis en combustibles utilizando metanol como intermediario.
Un proceso notable es la síntesis de metanol en gasolina (MTG), en la que el gobierno de Nueva Zelanda y Mobil operan una planta que produce 4.500 t/d de metanol a partir de gas natural, convirtiéndolo posteriormente en 1.700 t/d de gasolina.
Otras rutas de síntesis importantes incluyen los procesos de metanol a olefinas (MTO), metanol a propeno (MTP) y metanol a compuestos aromáticos (MTA). Las dos primeras tecnologías se han empleado con éxito en los últimos años.
Las primeras plantas DMTO (DICP metanol a olefinas, Shenhua Baotou) y MTP (Lurgi) se pusieron en funcionamiento en 2010/2011 y consumieron 3 millones de toneladas de metanol en 2011. Esta ruta de síntesis alternativa en China permite la producción de propeno-polipropileno a base de sobre el carbón como única fuente de carbono.
El dimetiléter (DME) ha surgido como una alternativa a los clorofluorocarbonos. Sirve como mejor propulsor para aerosoles que las mezclas de propano y butano con su mayor polaridad y poder solubilizante superior para productos de aerosol.
El DME se utiliza como disolvente, intermediario orgánico y adhesivos. Representa aproximadamente el 7% del consumo de metanol. Cuando se integra con plantas convencionales de metanol a gran escala, el proceso de producción de DME se beneficia de la eficiencia operativa, lo que da como resultado capacidades de producción de DME que superan las 3000 toneladas por día.
El metanol es el precursor de varios otros compuestos orgánicos, incluido el ácido fórmico, los ésteres metílicos de ácidos orgánicos, los ésteres metílicos de ácidos inorgánicos, la metilamina, la trimetilfosfina, el metóxido de sodio, los haluros de metilo y el etileno, cada uno de los cuales sirve para fines industriales específicos, como disolventes y monómeros. , catalizadores e intermedios orgánicos.
2. Usos del metanol como fuente de energía
El metanol es una alternativa prometedora a los combustibles derivados del petróleo, especialmente a medida que crece la importancia del carbón en las economías emergentes. La síntesis de carbón a metanol y Fischer-Tropsch son las rutas de utilización química más prometedoras del carbón.
El metanol, junto con productos derivados como MTBE, DME o gasolina MTG, puede proporcionar valiosas fuentes de energía y combustible. Algunos imaginan una ‘economía del metanol’ basada en metanol derivado de diversas fuentes, incluido carbón, residuos, biogás, CO2 u otras fuentes de carbono, capaz de satisfacer todo el espectro de requisitos para futuras aplicaciones de transporte y energía.
2.1. Metanol como combustible para motores Otto
El metanol se considera un combustible para motores desde la década de 1920, principalmente en coches de carreras de alto rendimiento y aviones. Se están realizando investigaciones sobre la combustión de metanol en motores de cuatro tiempos. El metanol tiene varias ventajas como combustible.
Su alto calor de vaporización y su poder calorífico relativamente bajo dan como resultado temperaturas de la cámara de combustión significativamente más bajas en comparación con los combustibles de motor convencionales. Esto contribuye a reducir las emisiones de óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y monóxido de carbono, aunque va acompañado de un aumento de las emisiones de formaldehído.
- M3 es una mezcla de 3% de metanol con 2-3% de solubilizantes en combustible de motor disponible comercialmente. No se requieren modificaciones a los vehículos de motor ni a los sistemas de distribución de combustible.
- M15 es una mezcla de 15% de metanol y un solubilizante con combustible de motor, lo que requiere modificaciones en el vehículo. La propuesta inicial de utilizar M15 para mejorar el octanaje de la gasolina sin plomo fue reemplazada en gran medida por la adopción generalizada de MTBE.
- M85 es metanol que contiene un 15 % de hidrocarburos C4-C5 para mejorar las propiedades de arranque en frío. Los vehículos modificados y los sistemas de distribución de combustible son esenciales.
- M100 es metanol puro. Los vehículos deben sufrir modificaciones sustanciales y estar totalmente adaptados al funcionamiento con metanol.
2.2. Metanol como combustible diesel
El funcionamiento exclusivo con metanol en motores diésel no es viable debido al bajo índice de cetano del metanol, lo que provoca un encendido poco fiable. En consecuencia, el metanol debe convertirse en productos derivados como el DME, que constituye una excelente alternativa al diésel.
Cuando se combina con grasas y aceites adecuados, el metanol produce ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME), comúnmente conocidos como biodiesel.
2.3. Otros usos energéticos del metanol
El metanol se ha discutido e implementado en proyectos piloto para encender turbinas de gas de carga máxima en centrales eléctricas, también conocido como «reducción de picos». Este enfoque resulta ventajoso debido al sencillo almacenamiento de metanol y su combustión respetuosa con el medio ambiente en turbinas de gas.
El metanol, así como el DME, ha demostrado potencial como combustible futuro para motores de turbina estacionarios. Además, el uso de metanol como combustible en calderas de combustión convencional tiene el potencial de evitar la necesidad de costosas instalaciones de tratamiento de gases de combustión, aunque su viabilidad económica sigue siendo un desafío.
Se ha propuesto la gasificación del metanol para producir gas de síntesis o gas combustible, pero a menudo se ha visto obstaculizada por preocupaciones económicas.
Sin embargo, la conversión química de CO2 en metanol utilizando hidrógeno generado mediante electrólisis del agua está ganando reconocimiento como un método prometedor para producir combustibles renovables o utilizar metanol como portador de energía líquido. Aunque el concepto no es novedoso y ha sido discutido previamente, ahora está recibiendo mayor atención y siendo objeto de investigación activa.
3. Otros usos del metanol
Las propiedades únicas del metanol, como su bajo punto de congelación y su capacidad para mezclarse con agua, lo hacen útil en una variedad de aplicaciones:
- Refrigerantes: El metanol se utiliza en sistemas de refrigeración, tanto puro (por ejemplo, en plantas de etileno) como mezclado con agua y glicoles. También se utiliza como anticongelante en circuitos de calefacción y refrigeración. En comparación con otros anticongelantes comunes como el etilenglicol, el propilenglicol y el glicerol, el metanol tiene una viscosidad menor a bajas temperaturas. Sin embargo, ya no se utiliza como anticongelante de motor, siendo sustituido por productos a base de glicol.
- Protección de tuberías de gas natural: Se utilizan grandes cantidades de metanol para proteger las tuberías de gas natural de la formación de hidratos de gas a bajas temperaturas. El metanol se inyecta en el gas natural en estaciones de bombeo, se transporta como líquido en el gasoducto y luego se recupera al final del gasoducto. Puede reciclarse después de eliminar el agua absorbida del gas natural mediante destilación.
- Depuradores de gases: El metanol se utiliza como agente de absorción en los depuradores de gases para eliminar CO2 y H2S a bajas temperaturas (por ejemplo, el proceso Rectisol de Linde y Lurgi). Una ventaja de este proceso es que incluso las trazas de metanol que quedan en el gas purificado normalmente no interfieren con el procesamiento posterior.
- Aplicación como solvente: Si bien el metanol puro no se usa ampliamente como solvente, a menudo se incluye en mezclas de solventes para mejorar sus propiedades y ampliar sus aplicaciones.
Referencia
- Methanol; Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/14356007.a16_465.pub3
