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Cómo se fabrica el gas: procesos, química e historia de un combustible esencial
El gas, ese combustible que arde en cocinas, calienta hogares y mueve industrias enteras, no cae del cielo. Se fabrica o se extrae, y durante más de dos siglos la humanidad ha dominado dos rutas muy distintas para obtenerlo. La primera, la más antigua, consiste en transformar carbón mineral en una mezcla gaseosa inflamable mediante calor intenso. La segunda, la que hoy domina el mercado energético mundial, pasa por desenterrar hidrocarburos gaseosos atrapados bajo capas de sedimentos desde hace millones de años.
El gas de alumbrado, también llamado gas de hulla o gas ciudad, es un gas industrial que se obtiene a partir de la hulla mediante destilación seca. Se formaba sin presencia de aire, a temperaturas que oscilaban entre 1200 y 1300 °C, y arde con una llama luminosa que lo hacía perfecto para iluminar calles y salones cuando todavía no existía la electricidad. Su poder calorífico rondaba los 18 MJ/m³, un valor que lo convertía en un combustible competitivo para municipios y consumidores que podían recibirlo por tuberías enterradas bajo las aceras.
La obtención clásica se basaba en el carbonizado de la hulla. El carbón mineral se colocaba en hornos de retorta, unos cilindros herméticos de hierro fundido, y se mantenía a esas temperaturas durante unas seis u ocho horas. Sin oxígeno, el carbón no ardía: se descomponía. El resultado era una mezcla gaseosa compuesta aproximadamente por un 45 % de hidrógeno, un 35 % de metano y un 8 % de monóxido de carbono, todos ellos combustibles. Añadían cantidades menores de etileno, dióxido de carbono, nitrógeno, amoniaco y oxígeno. Los subproductos sólidos y líquidos eran el alquitrán de carbón y el coque, de ahí que a este gas también se le conociera como gas de coque.
Una vez obtenido, el gas no estaba listo para encender una lámpara. Había que purificarlo. Los productos volátiles, gases y vapores, pasaban desde las retortas a un colector cilíndrico con agua, donde se condensaban los componentes del alquitrán y se separaba el amoniaco. El proceso continuaba hacia otros condensadores que recogían la naftalina y los hidrocarburos aromáticos. En las fábricas más modernas, tras retirar la totalidad del alquitrán, el gas se hacía pasar por lavadores o scrubbers que eliminaban el sulfuro de hidrógeno y otras impurezas corrosivas. El gas purificado se almacenaba en grandes depósitos cilíndricos llamados gasómetros, desde los cuales, con su presión regulada, fluía hacia las cañerías de consumo.
Aquí viene un dato importante y algo siniestro: el gas así fabricado era venenoso por su contenido en monóxido de carbono. En algunas ciudades se sometía a un lavado posterior con vapor de agua, transformándolo parcialmente en hidrógeno y anhídrido carbónico. Y las cifras del rendimiento industrial eran notables:
| Subproducto | Cantidad por tonelada de carbón |
|---|---|
| Gas de alumbrado | 280–330 m³ |
| Alquitrán | ≈ 51 kg |
| Amoníaco | ≈ 3 kg |
| Coque | ≈ 520 kg |
La fabricación de gas, por tanto, nunca fue solo una fuente de iluminación. Era también una industria química en sí misma, generadora de materias primas valiosas que alimentaban fábricas de fertilizantes, colorantes y materiales de construcción.
En química industrial, la gasificación del carbón es el proceso de producción del gas de síntesis, una mezcla compuesta principalmente por monóxido de carbono, hidrógeno, dióxido de carbono, metano y vapor de agua. Se obtiene a partir de carbón, agua, aire y/u oxígeno. Históricamente, el carbón se gasificaba para producir ese gas ciudad que se canalizaba hasta los clientes, antes de la llegada de la explotación a gran escala del gas natural desde los pozos.
Durante la gasificación, el carbón es soplado con oxígeno y vapor mientras se calienta y, en algunos casos, se presuriza. Si el calentamiento proviene de fuentes de calor externas, el proceso se denomina alotérmico. Si se produce por reacciones químicas exotérmicas dentro del propio gasificador, es autotérmico. La clave química es que el oxidante suministrado debe ser insuficiente para la combustión completa: las moléculas de oxígeno y agua oxidan parcialmente el carbón y generan esa mezcla gaseosa. La reacción global típica se expresa como:
3C + O₂ + H₂O → H₂ + 3CO
El producto final deseado suele ser el gas de síntesis, la combinación de hidrógeno y monóxido de carbono. Si se quieren alcanes, hidrocarburos presentes en el gas natural, la gasolina o el diésel, el gas se dirige a un reactor Fischer-Tropsch. Si el hidrógeno es el producto final, el monóxido de carbono sufre la reacción de cambio del gas de agua, CO + H₂O → CO₂ + H₂, produciendo hidrógeno adicional. En la práctica actual, las grandes instalaciones de gasificación se destinan sobre todo a generar electricidad o a producir materias primas químicas como amoníaco y metanol.
Existen múltiples tecnologías de gasificación que comparten los mismos principios químicos. Algunas no requieren vapor para carbones de bajo grado con alto contenido de agua, otras operan sin altas presiones, y varían en la forma de suministrar el soplado. En el soplado directo, el carbón y el oxidante se alimentan desde lados opuestos del reactor; el oxidante atraviesa el coque y las cenizas hasta la zona de reacción, y el gas caliente resultante pasa por combustible nuevo absorbiendo alquitranes y fenoles, lo que exige un refinado muy intenso antes de su uso posterior.
“El GNL se obtiene enfriando el gas a −162 °C, reduciendo su volumen unas 600 veces para hacerlo transportable en buques metaneros.”
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