Un nuevo filtro revolucionario podría transformar la refinación de petróleo

Investigadores del Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) han desarrollado un innovador sistema de filtración que podría revolucionar la refinación de petróleo. Este nuevo tipo de membrana permite separar el petróleo crudo a temperatura ambiente, utilizando el propio petróleo para crear canales de filtración microscópicos. Este avance podría reducir el consumo energético en casi un 32%, las emisiones de carbono en un 38% y los costos operativos en un 36%, transformando así uno de los sectores más intensivos en energía del mundo.

El equipo de investigación, liderado por el profesor Dong-Yeun Koh en colaboración con el grupo del profesor Ryan Lively de Georgia Tech, publicó sus hallazgos en la prestigiosa revista Nature. La membrana, fabricada con un polímero barato y químicamente estable llamado poliacrilonitrilo (PAN), se destacó por su capacidad de operar a temperatura ambiente, lo que representa un cambio significativo respecto a los métodos tradicionales que requieren calentar el petróleo a más de 350 °C.

El proceso de refinación tradicional, que depende de la destilación, consume anualmente alrededor de 1,100 teravatios-hora (TWh) de energía, equivalente a la producción eléctrica de aproximadamente 130 plantas nucleares en funcionamiento. Esta alta demanda energética convierte a la destilación en un importante generador de emisiones de gases de efecto invernadero. El nuevo enfoque con membranas permite la separación de componentes sin la necesidad de altas temperaturas, lo que podría ofrecer un método más eficiente y sostenible.

Una de las características más sorprendentes del nuevo sistema es que, a medida que el petróleo crudo fluye a través de la membrana, las moléculas de hidrocarburos más pesadas se acumulan en las paredes internas, reduciendo gradualmente el tamaño de los poros y creando canales extremadamente estrechos de menos de 2 nanómetros. Este fenómeno, normalmente considerado un inconveniente en los sistemas de filtración, se convierte aquí en una ventaja que mejora la eficiencia de separación.

Los resultados son impresionantes: la membrana de PAN sin recubrimiento logró tasas de permeación del petróleo crudo aproximadamente 23 veces superiores a las de las membranas de separación de petróleo crudo más avanzadas hasta la fecha. Además, mantuvo un rendimiento estable durante 28 días consecutivos. El profesor Ryan Lively destacó que este avance podría incentivar a la industria a considerar seriamente la adopción de esta tecnología, ya que incrementa drásticamente la productividad de las unidades de membrana.

Además de los beneficios económicos, la implementación de esta tecnología podría tener un impacto ambiental considerable. Se estima que su adopción en la industria de refinación y petroquímica de Corea podría evitar aproximadamente 10 millones de toneladas de emisiones de gases de efecto invernadero cada año, equivalente a las emisiones anuales de cuatro millones de vehículos de motor de combustión interna.

Aunque la separación de petróleo crudo fue el foco principal de la investigación, la misma tecnología podría aplicarse en otras industrias, como el tratamiento de aceites de pirólisis generados a partir de plásticos reciclables y la purificación de compuestos farmacéuticos. Los investigadores también planean mejorar la producción de membranas a mayor escala y establecer su fiabilidad en operaciones prolongadas.