Un cambio de paradigma en las investigaciones de Texas A&M y la Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) del Departamento de Energía de EE.UU. está cambiando la forma de procesar el coque de petróleo.

Este proyecto de tres años y 3 millones de dólares pretende perfeccionar el proceso de conversión del coque de petróleo en grafito sintético -un componente vital para los sistemas de almacenamiento de energía, como las baterías de iones de litio- y hacerlo mucho más eficiente y menos perjudicial para el medio ambiente.

«No sólo estamos resolviendo un problema, en cierto sentido esto también reduce las emisiones», afirma el Dr. Faruque Hasan.

«Nuestra subvención consiste en cambiar el proceso mediante el uso de catalizadores para poder convertir el coque de petróleo en grafito sintético, que es bueno para aplicaciones como las baterías y para reducir la dependencia estadounidense de fuentes extranjeras de grafito», explicó el Dr. Micah Green, jefe asociado del Departamento de Ingeniería Química Artie McFerrin de la Universidad A&M de Texas.

Un enfoque sostenible de la producción de grafito

El coque de petróleo, producto del refinado del petróleo, puede convertirse en grafito, pero el método tradicional consume mucho tiempo y energía, ya que requiere calentar el material hasta 5.000° Fahrenheit. Los investigadores de Texas A&M, en cambio, han inventado la grafitización catalítica, que reduce drásticamente el tiempo de procesamiento, así como la temperatura necesaria para el tratamiento.

El innovador método aumenta la productividad y reduce al mismo tiempo las emisiones de carbono y los costos de la producción convencional de grafito sintético.

«Mi grupo está muy implicado en la síntesis propiamente dicha, en el desarrollo del catalizador y en demostrar cómo puede ampliarse el proceso», explica Green. «Ya hemos hecho algunos experimentos de prueba de concepto a escala de laboratorio, pero para pasar a la industria tenemos que demostrar que se puede hacer a gran escala».

Este esfuerzo forma parte de la iniciativa VISION OPEN de ARPA-E, cuyo objetivo es mejorar distintos componentes cruciales de la industria energética, como la fusión nuclear, la integración en red y el desarrollo de productos químicos y combustibles sostenibles.

La iniciativa pretende no sólo mitigar las emisiones, sino también fortalecer las cadenas de suministro nacionales transformando el coque de petróleo en bienes útiles de carbono en lugar de quemarlo como combustible.

Ampliación para aplicaciones industriales

Aunque las fases iniciales de prueba se han completado con éxito a pequeña escala, el siguiente obstáculo es la ampliación del proceso a niveles industriales.

«Mi grupo está especializado en modelado computacional, simulación y optimización de tecnologías emergentes», explica Hasan.

«En concreto, determinaremos el diseño óptimo del proceso y los dominios de operatividad de esta nueva y apasionante tecnología desarrollada en el laboratorio del Dr. Green para producir de forma sostenible productos químicos de alto valor añadido a partir del coque de petróleo».

Si este planteamiento resulta viable, la grafitización catalítica aumentaría drásticamente la facilidad y sostenibilidad de la producción de grafito sin depender de fuentes extranjeras. También abre la puerta a la reconversión del coque de petróleo en materiales de alto valor, contribuyendo a soluciones energéticas más limpias y a una economía del carbono más circular.