| Asesoría Técnica Parlamentaria Diciembre 2018 Petcoke Uso, Producción, Importación e Impacto ambiental Autor Resumen Enrique Vivanco Font Email: evivanco@bcn.cl Tel.: (56) 32 226 3195 El petcoke (acrónimo en inglés de petroleum coke), es un subproducto derivado del proceso de refinación del petróleo. Especialmente, derivado de la refinación de petróleos pesados. Por sus características de alto poder calorífico y bajo precio, lo convierte en producto atractivo para la industria termoeléctrica, metalurgia y cemento. Adicionalmente, el petcoke tiene un alto contenido en carbono. Además, de una cantidad elevada y variable de azufre, entre 2 y 7%, y un alto nivel de metales pesados (Níquel y Vanadio). En general, se utiliza con mezclas de otros carbones en porcentajes menores al 20%. Nº SUP: 118612 Como se vio hasta ahora, el petcoke de grado combustible (mayor contenido de azufre y metales pesados), utilizado en instalaciones industriales sin tecnologías de abatimiento de emisiones, genera impacto ambientales vinculados con el incremento en el nivel de emisión de MP10, SO2, SO3 y de metales pesados. Por otra parte, la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos, o EPA advierte sobre los riesgos para la salud humana del polvo fugitivo proveniente del almacenamiento y otras operaciones del petcoke. Particularmente, la entrada a los pulmones del material particulado menor a MP10 (derivado del petcoke). Sin embargo, la EPA agrega que estudios en ratas muestran que el petcoke tiene un bajo nivel de toxicidad y que no hay evidencia de carcinogenicidad. Finalmente, en las refinerías del país se produjeron 422 miles de toneladas métricas de petcoke el año 2016. Cantidad menor, comparado con las 504 miles de toneladas métricas del 2015 (la mayor producción en 2 décadas). Al mismo tiempo, Chile importó 202 miles de toneladas métricas el año 2016. Introducción El documento se enfoca en el uso e impacto ambiental del petcoke como combustible fósil en la generación termoeléctrica. Adicionalmente, se entrega información sobre producción nacional e importación de petcoke. La información que aborda el tema del petcoke se obtuvo de diversas fuentes, tales como definición, uso, importación, producción, impacto sobre salud humana y medio ambiente. Biblioteca del Congreso Nacional de Chile | Asesoría Técnica Parlamentaria Petcoke El petcoke (acrónimo en inglés de petroleum coke), o coque de petróleo, es un subproducto derivado del proceso de refinación del petróleo. Especialmente, derivado de la refinación de petróleos pesados. Por sus características de alto poder calorífico y bajo precio, lo convierte en producto atractivo para la industria termoeléctrica y metalurgia. Una característica no deseable ambientalmente del petcoke, como señalan Santos y Silva (2008)1, es su alto contenido de compuestos sulfurados: … el petcoke es uno de los productos originarios del fondo del barril en el sistema de procesamiento de petróleo, este derivado tiene mayor o menor contenido de azufre en función del tipo de petróleo el cual se origina. Así se pueden tener petcoke con altos y bajos contenidos de azufre. Usos del petcoke2 El Petcoke es utilizado por la industria en distintos procesos que se describen a continuación: Producción de cemento y calderas de lecho fluidizado para la generación de vapor y energía eléctrica (centrales termoeléctricas) usando material calcáreo para la remoción de compuestos sulfurosos y bajar la carga de contaminantes; El Petcoke con bajo contenido de azufre puede utilizarse en la industria metalúrgica en la forma de mezclas compuestas con coque mineral, para alimentación de alto-horno; El petcoke, con oxidación parcial, puede ser usado en procesos de gasificación, para la producción de vapor de agua, generación de energía eléctrica y producción de cargas gaseosas en aplicaciones industriales; El llamado coke verde3 puede ser también utilizado directamente en lo alto-horno, proceso conocido como inyección de finos de carbón. En este proceso el coke verde es mezclado con otros carbones, pulverizado e inyectado directamente en los altos-hornos; y 1 Santos, A. y Silva, R. (2008). Análisis del Consumo de Coque de Petróleo en Algunos Sectores Industriales. Información Tecnológica-Vol. 19 N°2, pág.: 93-101. Disponible en: http://bcn.cl/287hr (diciembre 2018). 2 Ibídem. 3 El coke obtenido directamente del proceso de coquizado retardado, es llamado de coque verde, debido al mayor contenido de componentes volátiles. En otra unidad operacional, el coque verde es sometido a un proceso llamado de calcinación, formando el llamado coque calcinado, cuyo contenido de volátiles es bastante reducido. 2 Biblioteca del Congreso Nacional de Chile | Asesoría Técnica Parlamentaria El coke calcinado (o coke verde sometido a un proceso llamado de calcinación), a su vez, tiene diversas aplicaciones industriales: en la fabricación de ánodos en la industria de aluminio, en la producción de titanio a partir del óxido de titanio, en la producción de monóxido de carbono para la producción de materiales plásticos y en la utilización en procesos industriales que requieran bajos contenidos de azufre, como en la producción de aceros especiales y acero inoxidable. A continuación la figura 1 muestra los usos de petcoke en diferentes industrias. La figura 1 muestra los usos principales del petcoke Fuente: World Energy Trade (2018)4. Chile: impacto sobre el medio ambiente del petcoke En el país la Norma Chilena Oficial NCh59.Of94, citada por Donoso, G., y Cancino, J. (2018), sobre productos derivados del petróleo, lo define como “un producto sólido y negruzco, constituido principalmente por carbón, y que la mayoría de las veces se genera mediante craqueo térmico”. Una característica del Petcoke es su alto contenido en carbono. Además, de una cantidad variable de azufre, entre 2 y 7%, y un elevado nivel de metales pesados (Ni, V). En general, se utiliza con mezclas de otros carbones en porcentajes menores al 20%. 4 World Energy Trade (1 de agosto de 2018). Coque derivado del petróleo. Disponible en: http://bcn.cl/287hq (diciembre 2018). 3 Biblioteca del Congreso Nacional de Chile | Asesoría Técnica Parlamentaria Considerando el contenido de impurezas el Petcoke se clasifica como: Petcoke de grado electrodo grafito o coke aguja; Petcoke de grado ánodo para aluminio o coke esponja; y Petcoke de grado combustible. A continuación la tabla 1 muestra el contenido de azufre y metales pesados que contiene el petcoke: Tabla 1. Tipos de Petcoke y contenido de azufre y metales pesados. Tipo de petcoke Azufre (%) Vanadio (ppm) Níquel (ppm) Grado aguja 1 10 20-40 Grado ánodo 2,5 150 150 Grado combustible 4-7 400-1300 120-350 Fuente: Donoso y Cancino (2018)5. Por lo observado en la tabla 1, el petcoke grado combustible es el que contiene mayor cantidad de potenciales contaminantes. Al respecto, Donoso y Cancino (2018) señalan: …los elevados contenidos de azufre y metales pesados hacen que el uso del petcoke, en los términos referidos, en el mediano y largo plazo puede provocar daños sobre las actividades agrícolas y forestales de las distintas regiones en donde se ubiquen los potenciales productores y/o demandantes de esta fuente de energía. El petcoke de grado combustible (mayor contenido de azufre y metales pesados), utilizado en instalaciones industriales sin tecnologías de abatimiento de emisiones, genera impacto ambientales vinculados con el incremento en el nivel de emisión de MP10, SO2, SO3 y de metales pesados. Es así que Donoso y Cancino (2018) indican: …que al incorporar petcoke en mezcla con carbón se reduce la eficiencia de las chimeneas para carbón que utilizan precipitadores electrostáticos para controlar las emisiones de material particulado. …al incorporar petcoke de grado combustible en mezcla con carbón, se produce un aumento en la conductividad del hollín, reduciéndose la eficiencia de los precipitadores electrostáticos desde un 98% a un 90%, lo que genera significativos incrementos en el nivel de emisión de material particulado. 5 Donoso, G., y Cancino, J. (2018). Amenaza Potencial para el Sector Agrícola y Forestal. Petcoke como fuente de energía. Agronomía y Forestal UC. 4 Biblioteca del Congreso Nacional de Chile | Asesoría Técnica Parlamentaria …como el petcoke de grado combustible contiene una mayor cantidad de azufre en relación con el carbón, su combustión provoca un aumento en las emisiones atmosféricas de azufre, especialmente de SO2 y SO3. Otros estudios, citados por Donoso y Cancino (2018), sobre metales pesados muestran que: …el elevado contenido de vanadio en el Petcoke ocasiona que, ante un mismo balance de azufre se presenta una mayor emisión de SO3, lo que generaría mayores impactos producto de la mayor probabilidad de ocurrencia del fenómeno de la lluvia ácida. Asimismo, la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos, o EPA6 (siglas por Environmental Protection Agency), advierte sobre los riesgos para la salud humana por el polvo fugitivo proveniente del almacenamiento y otras operaciones del petcoke. Particularmente, la entrada del petcoke a los pulmones de material particulado menor al MP10 por las vías respiratorias. Sin embargo, la EPA también agrega que estudios en ratas muestran que el petcoke tiene un bajo nivel de toxicidad y que no hay evidencia de carcinogenicidad. Producción mundial de petcoke De acuerdo a World Energy Trade (2018)7, las proyecciones mundiales de uso y comercialización de petcoke se espera que su alta demanda se mantenga: …la demanda global se mantiene en los próximos años en regiones como China, India, Indonesia y Vietnam, así como en Corea del sur. Países como China e India liderarán el consumo de este producto en diferentes industrias tanto en uso como combustible (Industria del acero, aluminio, cemento) como en su uso como materia prima. También, el informe World Energy Trade (2018), sobre producción de petcoke estima que hasta el año 2050 Estados Unidos (EEUU) se mantendrá como importante exportador: …se estima que al menos hasta el año 2050, los Estados Unidos continúen siendo un exportador importante de carbón y coque de petróleo. …se espera que las refinerías de Estados Unidos produzcan mayor cantidad de coque proveniente de petróleo, con lo cual se supliría la mayor parte de la demanda del mercado interno de petcoke para industrias de generación de energía eléctrica y fabricación de vidrio. 6 7 EPA (s/f). Health Effects of Petroleum Coke. Disponible en: http://bcn.cl/287ml (diciembre 2018). Op.cit. World Energy Trade (2018). 5 Biblioteca del Congreso Nacional de Chile | Asesoría Técnica Parlamentaria Asimismo, World Energy Trade (2018) estima un aumento de demanda y baja de precios en el mercado internacional de petcoke: …las expectativas de incremento en la demanda de crudo y en consecuencia de productos refinados, la disponibilidad de petcoke en el mercado pudiera incrementarse lo cual pudiera afectar su valor de mercado. En el caso de China y su compromiso de reducción de emisiones de CO2 (40-45% para el 2020 del CO2 liberado por unidad PIB) se espera una reducción en el consumo de carbón y petcoke. Importación y producción de petcoke en Chile El petcoke para combustible, importado por Chile durante el año 2016 alcanzó las 202 miles de toneladas métricas. Esta cantidad fue superior a las 50 miles de toneladas métricas que se importaron el 2015 e inferior a las 218 miles de toneladas métricas del 2014. Al mismo tiempo, es importante hacer notar que la cantidad del 2016 es menor a las más de 600 miles de toneladas métricas importadas anualmente entre los años 2004 y 20038. Conjuntamente, durante el año 2016 se produjeron 422 miles de toneladas métricas de petcoke en las refinerías del país. Cantidad menor, comparado con las 504 miles de toneladas métricas del 2015 que a su vez fue la mayor producción en 2 décadas. Asimismo, los datos muestran que Chile ocupa el puesto 21 entre los países productores de petcoke, muy lejos de los mayores productores mundiales: EEUU (60.414), China (19.004), India (13.322), Arabia Saudita (10.909) y Brasil (5.652)9. Disclaimer Asesoría Técnica Parlamentaria, está enfocada en apoyar preferentemente el trabajo de las Comisiones Legislativas de ambas Cámaras, con especial atención al seguimiento de los proyectos de ley. Con lo cual se pretende contribuir a la certeza legislativa y a disminuir la brecha de disponibilidad de información y análisis entre Legislativo y Ejecutivo. Creative Commons Atribución 3.0 (CC BY 3.0 CL) 8 Factfish (s/f). Chile: Petroleum coke, imports (thousand metric tons). UN Data. Disponible en: http://bcn.cl/287ho (diciembre 2018). 9 Factfish (s/f). Chile: Petroleum coke, total production (thousand metric tons). UN Data. Disponible en: http://bcn.cl/287hp (diciembre 2018). 6
