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GASOLINAS
Y CONTAMINACIÓN
EN LA ZONA METROPOLITANA DEL VALLE DE MÉXICO
GERARDO
BAZÁN NAVARRETE*
Petróleos Mexicanos ha planteado
reducir el azufre en sus gasolinas a 50 partes por millón. Sin embargo,
en las condiciones económicas y sociales actuales, la disminución
del contenido de azufre no es la acción de mayor costo-beneficio para
disminuir la contaminación atmosférica atribuible a emisiones
vehiculares en el Valle de México.
En los últimos meses se ha escuchado una serie de declaraciones
acerca de la calidad de la gasolina en México. Se plantea que Petróleos
Mexicanos (Pemex) tiene que mejorar la calidad de sus gasolinas y, con especial
énfasis, bajar el contenido de azufre a niveles de 30 ppm (partes por
millón) con un costo para Pemex de entre 2 y 4 mil millones de dólares,
lo que equivaldría a aumentar el precio de la gasolina entre 6 y 8 centavos
por litro.
Esta tesis ha sido ampliamente estudiada por diferentes grupos en México,
entre ellos el mismo Pemex, el Instituto Mexicano del Petróleo (IMP),
el Programa Universitario de Energía (PUE), el Banco Mundial (BM), Arthur
D’Little, el Comité de Combustibles de la Secretaría de
Energía y el Gobierno del Distrito Federal en diferentes seminarios.
A nivel internacional se han llevado a cabo muchos estudios. Entre los más
relevantes son los de la Environmental Protection Agency (EPA), del programaAuto/Oil
americano y europeo –que fue realizado en forma conjunta con la industria
petrolera y la industria automotriz–, delInstituto Francés del
Petróleo, y de la Society of Automotive Engineers(SAE).
Dentro de la problemática de la calidad del aire atribuibles a las emisiones
de escape de los vehículos automotores, uno de los factores clave es
el nivel de azufre en las gasolinas, tema que es de gran trascendencia para
las industrias automotriz y de la refinación.
Por lo que respecta a la industria automotriz, su interés directo en
el tema del nivel de azufre en la gasolina tiene que ver con el efecto en los
dispositivos anticontaminantes que disponen los vehículos con tecnología
de punta, concretamente sobre la eficiencia del convertidor catalítico,
el sensor de oxigeno y la computadora a bordo. Se argumenta que el daño
ocasionado por este contaminante sobre estos dispositivos le impide a esa industria
alcanzar las normas de emisiones establecidas por las entidades gubernamentales.
Por su parte, en la industria de la refinación la problemática
en torno al azufre tiene dos aspectos fundamentales. El primero y más
importante es la característica del crudo del que dispone para su procesamiento
en la obtención de gasolinas, ya que el contenido de azufre en cada tipo
de crudo es diferente. En segundo término, el tema influye en la tecnología
de refinación en lo que respecta a la infraestructura en procesos de
eliminación de azufre (hidrotratamiento, hidrodesulfuración) y
su repercusión en los demás procesos (catalítico, reformación,
alquilación e isomeración) involucrados en conformación
del pool de gasolinas.
Tomando como base el concepto de administración ambiental,
en el que el objetivo principal es alcanzar el mayor beneficio a un menor costo,
el análisis para determinar un contenido apropiado de azufre en gasolinas
puede fundamentarse en el binomio tipo de crudo/tecnología de refinación.
Precisamente bajo este concepto, en Estados Unidos y en la Comunidad Europea
se han establecido grupos de trabajo como el Auto/Oil y el European Programme
on Emissions, Fuels and Engine Technolgies (EPEFE), mediante los cuales no sólo
se da solución a los problemas actuales de calidad de aire, sino es posible
plantear las estrategias para el futuro.
Tomando como referencia la magnitud del impacto del azufre sobre el binomio
antes planteado, el análisis bien puede iniciarse con respecto al intervalo
de concentración de azufre que permita bajar las emisiones y, a su vez,
no dañe los dispositivos de control. El criterio para fijar una concentración
determinada varía dependiendo del status tecnológico, económico,
de normatividad y hasta de las condiciones climatológicas del país,
estado o región donde se planee su aplicación. Por ejemplo, actualmente
en Estados Unidos se manejan concentraciones de azufre en las gasolinas, que
van desde 20 ppm en la ciudad de Los Angeles hasta 550 ppm en algunos lugares
del centro de ese país. En diversos países se manejan promedios
de concentraciones de azufre, por ejemplo, en Japón 31 ppm, en Europa
130 ppm, en Estados Unidos 310 ppm y en Canadá 370 ppm.
Dentro del binomio refinación/tecnología automotriz, ésta
última es la que más demanda una menor concentración de
azufre, del orden de menos de 50 ppm, argumentando que en esta concentración
no disminuye la eficiencia del convertidor catalítico y no se daña
el sensor de oxigeno ni la computadora a bordo, lo que permite alcanzar la norma
específica de emisiones (hidrocarburos, monóxido de carbono, óxidos
de nitrógeno, ozono, etc.) que marcan las autoridades ambientales.Sin
embargo, para la industria de la refinación alcanzar este nivel de azufre
implica realizar un enorme esfuerzo en lo económico y en lo tecnológico.
Es más, para reducir el azufre por debajo de200 ppm, el impacto económico
sobre la producción de gasolinas aumenta en forma considerable y en algunos
casos, dependiendo del tipo de crudo y de la infraestructura de refinación,
es difícil de alcanzar ese nivel, o bien tendrá un costo demasiado
alto, lo cual influye en aspectos de competencia y competitividad.
El análisis de este tema puede fundamentarse en las necesidades de la industria automotriz. Hay un gran número de estudios relativos al efecto de azufre sobre la eficiencia de los convertidores catalíticos con cada uno de los principales contaminantes (HC, CO, NOx, ozono, etc.), y tomando como referencia los límites superior de 600 ppm e inferior de 20 ppm de azufre.
Tanto
en trabajos realizados en Estados Unidos como en la Comunidad Europea, se ha
encontrado que aun con el límite superior de 600 ppm el impacto sobre
la eficiencia del convertidor ha sido de disminuir su eficiencia del orden del
15% y que en algunos casos, dependiendo del tipo de composición catalítica
(Pt-Rh, Pt-Rh-Pd, Pt-Pd, etc.), este daño puede ser permanente, ya que
en ocasiones basta un incremento en la temperatura de operación del convertidor
(>500 ºC), para regenerar la eficiencia del mismo, o bien en otros casos
compensar esta deficiencia del convertidor aumentado la masa del catalizador.
Por lo que respecta al daño del sensor de oxigeno y la computadora a
bordo, al parecer el principal problema es el ocasionado a los sensores de ambos,
principalmente en el límite superior (600 ppm). En este punto valdría
la pena identificar cual sería el límite superior de concentración
de azufre que no daña a estos sensores y en su caso investigar una alternativa
de su material de fabricación que no fuera tan sensible al envenenamiento
o que presentara la tolerancia necesaria para operar cuando menos en el límite
de las 200 ppm, que resulta ser el punto crítico tanto tecnológico
como económico para la industria de la refinación.
Finalmente, cabe mencionar que, en cuanto al efecto e impacto del azufre en
lo relativo a combustibles limpios o bien reformulación de gasolinas,
se puede precisar que la reducción de especies contaminantes por disminución
del contenido de azufre es mínimo, del orden de 10%, para los tres principales
contaminantes (HC 8.6 %, CO 9.0% y NOx 10.4%). Este es el caso para vehículos
que disponen de convertidor catalítico. Por lo que respecta a su influencia
sobre otro tipo de contaminantes, también es mínima. Por ejemplo,
en contaminantes del tipo carbonilo, tales como los aldehídos (formaldehído,
acetaldehídos, etc.) y las olefinas (1.3 butadieno) –ambos altamente
cancerígenos– tampoco se ha encontrado un efecto directo entre
el azufre y la aparición de éstos, sobre todo en niveles del orden
de 500 ppm. El hecho de que el azufre no presente un efecto sobre la aparición
de los aldehídos resulta muy importante, ya que como se sabe, en la mayoría
de las gasolinas reformuladas, la presencia de aditivos oxigenados es casi indispensable
para alcanzar el octanaje adecuado en las mismas y que también de la
presencia y concentración de estos aditivos depende la generación
de los contaminantes oxigenados.
En el caso específico de la Zona Metropolitana del Valle de México,
los aspectos importantes de este tema que habría que enfatizar, son los
siguientes:
(1) Se puede considerar que, en términos internacionales, es relativamente
buena la calidad de la gasolina elaborada y comercializada por Pemex. Sin embargo,
hay que dejar en claro que la gasolina frecuentemente es adulterada cuando pasa
a manos de los intermediarios que la distribuyen a los clientes finales, ya
que el control de calidad que realiza Pemex es adecuado sólo hasta que
llega a manos de los intermediarios y gasolineros.
(2) Cuando un vehículo está equipado con el convertidor catalítico
de tres vías, las emisiones de hidrocarburos y monóxido de carbono
se reducen en un 96%. El problema en la Zona Metropolitana del Valle de México
es que cerca del 60% de los vehículos no tienen convertidor catalítico
y de acuerdo con las autoridades ambientales los vehículos con estas
características contaminan de 30 a 45 veces más que un automóvil
equipado con convertidor catalítico.
(3) El impacto de intercambiar el 10% de los vehículos anteriores a 1993
por vehículos 2001-2010 traería una reducción en las emisiones
totales de 8.3% en el año 2010, mientras que reducir el azufre de la
gasolina a 50 ppm, pese a requerir inversiones muy elevadas, únicamente
las reduciría en 4%.
CORTE DE
CONVERTIDOR CATALÍTICO DE TRES VÍAS
(4)
Los tres puntos anteriores revelan que hay acciones que tienen un mayor costo-beneficio
que las modificaciones tecnológicas en las refinerías para bajar
el contenido de azufre en las gasolinas. De acuerdo con estudios realizados
por el Programa Universitario de Energía (PUE), existen unas 20 acciones
con un beneficio costo-mayor que bajar el contenido de azufre en la gasolina.
Habría que trabajar preferentemente en esas acciones.
(5) En una situación de escasez de recursos económicos debe tomarse
la decisión de invertir esos pocos recursos en acciones que den el mayor
beneficio, que en el caso de la disminución del contenido de azufre en
la gasolina, no es la más conveniente.
(6) Sin duda, sería útil bajar el azufre a la gasolina, pero sujeto
a tener las condiciones económicas sociales y políticas adecuadas.
En caso de diferir acciones para reducir el contenido de azufre en la gasolina,
Pemex podrá evitar realizar inversiones del orden de 3 a 5 mil millones
de dólares.
* Es profesor titular de matemáticas de la UNAM
y coordinador del Centro de Información del Programa Universitario de
Energía de la UNAM. Ha trabajado en el sector energético por más
de 38 años. Ha representado a México en reuniones internacionales
sobre energía. Se ha desempeñado en el Institute for Applied Systems
Analysis, en Viena, Austria. Su última publicación es acerca de
la energía y el medio ambiente en la Zona Metropolitana del Valle de
México (gbazan@servidor.unam.mx)