Fabricación de combustibles sintéticos en Alemania durante la segunda guerra mundial

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Rubén Herrero >

El 90% del combustible utilizado por las fuerzas armadas alemanas durante la Segunda Guerra Mundial era de origen sintético, fabricado a base de carbón hidrogenado. Entre 1930 y 1941, se construyeron en Alemania 8 plantas para procesar carbón bituminoso, que producían más de 930.000 toneladas al año, dedicadas solamente a la producción de combustible para la aviación.

La escasez de petróleo era una de las mayores debilidades del Eje, y como todos sabemos, un ejército, sin el suficiente suministro de combustible, será derrotado, más pronto que tarde… Las refinerías alemanas revistieron una importancia extrema para la economía alemana durante la guerra, y en particular para la producción del carburante de aviación, ya que, gracias a estos carburantes sintéticos se pudo mantener a la Luftwaffe (fuerza aérea alemana) en los cielos hasta la rendición germana. En 1944, la industria petroquímica alemana logró producir 25,5 millones de barriles de combustible.

Fundamentalmente, se utilizaron dos tipos de procedimientos, para obtener hidrocarburos: el proceso Bergius y el proceso Fischer-Tropsch.

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Proceso Bergius

Friedrich Bergius fue un químico e industrial alemán, galardonado con el Premio Nobel de Química (compartido con Carl Bosch) en 1931 por su labor investigadora sobre la influencia de las altas presiones en las reacciones químicas. Creó un procedimiento para producir carburantes por hidrogenación del carbón a elevadas temperaturas y presiones.

El proceso de hidrogenación se aplica también en la producción de gasolina sintética. El proceso Bergius se usa a gran escala en muchas partes del mundo donde los recursos de petróleo son escasos, y utiliza carbón y alquitrán de hulla como materias primas. El carbón, mezclado con un aceite pesado, se muele hasta convertirse en una pasta fina y se calienta con hidrógeno sometido a alta presión en presencia de un catalizador compuesto por sulfuros metálicos. El aceite resultante vuelve a hidrogenarse, y en una tercera hidrogenación se obtiene gasolina. Una tonelada de carbón produce unos 300 litros de gasolina.

La conversión de carbón, lignito y otra materia carbonada en combustibles líquidos despertó interés en los países que no cuentan con recursos petrolíferos. Alemania fue la que inició este desarrollo, pero también otros países han construido instalaciones experimentales como garantía contra el agotamiento de los yacimientos petrolíferos (por ejemplo, Sudáfrica)

El proceso Bergius hidrogena el carbón directamente combinándolo a presión y temperatura elevadas. En la práctica, lo que se hace es inyectar hidrógeno a presión en una pasta asfáltica densa formada por carbón pulverizado. El hidrógeno necesario para la reacción se obtiene a partir del metano y del agua mediante las reacciones siguientes:

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La segunda etapa del proceso Bergius es:

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El proceso Bergius es muy versátil y proporciona hidrocarburos que se encuentran en los intervalos de los combustibles para reactores y motores diésel así como gasolinas. Durante la SGM Alemania obtenía el 70% del combustible para sus aviones por éste método.

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Proceso Fischer-Tropsch

El proceso Fischer-Tropsch, denominado así por sus descubridores, los químicos alemanes Franz Fischer y Hans Tropsch, se utilizó mucho en Alemania en la década de 1930, para producir petróleo sintético y combustible diesel. Este proceso utiliza una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno con un catalizador que contiene níquel, cobalto o hierro con óxidos de magnesio, manganeso y torio. El proceso se usa hoy para producir la materia prima utilizada en la fabricación de grasas y jabones sintéticos.

El proceso Fischer-Tropsch (abreviado FT) fue patentado por sus inventores en 1925, llevado a escala piloto por vez primera por Ruhrchemie AG en 1934 e industrializado en 1936. Experimentó gran auge en la Alemania nazi, porque el estallido de la Segunda Guerra Mundial volvió difícil el acceso a fuentes exteriores de petróleo, mientras que el país producía mucho carbón, convertible en gas de síntesis mediante el proceso de gasificación.

El proceso FT tenía un serio competidor en la licuefacción directa del carbón, impulsada por IG Farben, que se desarrolló aun más deprisa. A principios de 1944 el Reich producía a partir de carbón unos 124.000 barriles/día de combustibles, que suponían más del 90% del queroseno de aviación y más del 50% del combustible total del país. Esta producción, provenía sobre todo de 18 plantas de licuefacción directa, pero también de 9 pequeñas plantas FT que aportaban unos 14.000 barriles/día.

Japón también hizo un gran esfuerzo por producir carburantes a partir del carbón. La vía principal elegida por Japón fue la carbonización a baja temperatura, proceso poco eficiente pero simple. No obstante, la empresa Mitsui compró una licencia del proceso FT a Ruhrchemie y construyó tres plantas en Miike, Amagasaki y Takikawa que nunca alcanzaron su capacidad nominal debido a problemas de diseño. En 1944 Japón produjo 114.000 toneladas de combustible a partir del carbón, pero sólo 18.000 de ellas provinieron de las plantas FT.

Entre 1944 y 1945, las plantas alemanas y japonesas fueron muy dañadas por los bombardeos aliados, ya que fueron consideradas como objetivo estratégico de primera magnitud y la mayoría fueron desmanteladas después de la guerra. Los científicos alemanes que habían trabajado en el proceso FT fueron capturados por los estadounidenses, siendo siete de ellos enviados a trabajar en EE.UU. en el marco de la Operación Paperclip.

Originalmente llamada Operación Overcast, la Operación Paperclip fue el nombre en clave de los esfuerzos realizados por los Servicios de Inteligencia Militar de los EE.UU. para sacar de Alemania  a científicos especializados en cohetes (V-1, V-2), armas químicas (Zyklon-B) y medicinas después del colapso de Alemania al término de la Segunda Guerra Mundial. Se estima que unos 700 científicos alemanes y sus familias fueron trasladados a EE.UU. como resultado de la Operación Paperclip.

El programa estadounidense sobre la síntesis FT fue a su vez abandonado en 1953 por su excesivo coste frente a los combustibles obtenidos mediante la destilación fraccionada “convencional” de los yacimientos petrolíferos existentes en Alaska, Texas, Oklahoma y California.

El proceso de Fischer-Tropsch obtiene monóxido de carbono e hidrógeno a partir de coque (simple carbono sólido, carbonilla) y vapor de agua. Luego se combina el monóxido de carbono con un exceso de hidrógeno para dar hidrocarburos adecuados como combustibles líquidos. La reacción se efectúa a temperatura y presión elevadas y en presencia de catalizadores.

Se puede resumir, en las siguientes reacciones químicas:

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El producto obtenido a la salida de un reactor de Fischer-Tropsch consiste en una mezcla de hidrocarburos con una distribución muy amplia de pesos moleculares, que van desde los gases hasta las ceras pasando por la gasolina, el queroseno y el gasóleo. La naturaleza y proporción de los productos depende del tipo de reactor y de catalizador. En general, los procesos que operan a alta temperatura producen una mayoría de gasolinas olefínicas, mientras que los de baja temperatura dan sobre todo gasóleos parafínicos.

Este es el esquema del proceso:

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El proceso FT produce principalmente cadenas de hidrocarburos lineales. La composición del producto variará algo según la relación hidrógeno a monóxido de carbono, y también según el catalizador y las condiciones de proceso. Este producto crudo de la síntesis FT debe procesarse aún para que el combustible sea aceptable. El procesamiento incluye romper las largas cadenas en unidades más pequeñas y reacomodar algunos de los átomos (isomerización) para brindar las propiedades deseadas. El proceso de mejora produce un material de amplio rango de ebullición, que luego se destila para obtener los productos finales.

Estos procesos, así como variantes tecnológicas de los mismos, están teniendo un cierto auge en los últimos años debido a la crisis energética del sector de los combustibles fósiles, pero, por el momento, el factor económico es el que dicta la última palabra y a día de hoy es más caro obtener combustibles sintéticos que obtenerlos del petróleo (incluyendo arenas bituminosas), tal y como lo conocemos.

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Fuentes

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