tecnología Fuente: Gerencia de Comunicación Social y Relaciones Públicas, IMP.

Tecnologías Tecnologías del IMP Dan Valor Agregado al Azufre

Investigadores del Instituto Mexicano del Petróleo (IMP), adscritos al Programa de Ingeniería Molecular, desarrollaron tecnologías para el uso del azufre en nuestro país, en la agricultura, construcción e industria energética.

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extraordinaria utilidad a cerca de un millón y medio de toneladas de azufre que produce Petróleos Mexicanos (pemex) al año, derivado de los procesos de producción de gas en las subsidiarias pemex Gas y Petroquímica Básica y pemex Refinación. El doctor Domínguez Esquivel explicó que la producción diaria de azufre en las dos subsidiarias asciende a cerca de tres mil 500 toneladas, lo cual hace que este elemento se convierta en un problema de logística, porque el azufre se debe mantener en fase líquida a una temperatura de 130 grados centígrados en pozas especiales y si tarda su venta, entonces se satura el tren del proceso, por lo que se tendría que disminuir o parar la producción de gas y combustibles. Se han diseñado materiales a base de azufre y compuestos orgánicos de doble y triple ligadura; las pruebas de resistencia mecánica que se han realizado indican que los nuevos materiales son comparables al concreto comercial; obteniéndose materiales fabricados con azufre con mucho más resistencia al uso y al desgaste.

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Encabezados por el doctor José Manuel Domínguez Esquivel, líder de proyectos del Programa de Ingeniería Molecular, los especialistas crearon tecnologías que podrían darle

Además —explicó el investigador—, el traslado del azufre en fase líquida, tal y como se realiza actualmente, es muy costoso y riesgoso ya que hasta el momento, según la literatura internacional, se han registrado alrededor de 28 mil accidentes en el mundo que han segado vidas y provocado severos problemas ambientales.

tecnología líquida y se tiene que enviar “caliente” en barco al mercado; por ende, la suma de costos asociados a la extracción, transporte con calentamiento, operación y riesgos hacen poco rentable su comercialización, especialmente con los precios actuales que oscilan alrededor de 40 dólares la tonelada.

El proyecto y las tecnologías… En 2006, el grupo de investigadores inició un proyecto con el objetivo de identificar opciones para el uso del azufre, con el fin de darle un valor agregado. Después de 18 meses de actividades, los resultados están a la vista, dijo el doctor José Manuel Domínguez Esquivel. “Llegamos a un árbol de rutas tecnológicas viables, las cuales nos permiten proponerle a pemex una serie de líneas de negocio para darle mayor valor económico al azufre, además de cumplir con las normas ecológicas”. En el primero de los casos, los investigadores realizaron una evaluación de las tecnologías actuales en el mercado y seleccionaron y desarrollaron una línea de negocio para pemex, que facilita la comercialización del azufre en fase sólida.

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La tecnología desarrollada es mucho más económica y permite tener rendimientos que van desde 36 a 67% de disulfuro de carbono y de hidrógeno.

Al respecto, la doctora Patricia Flores Sánchez informó que con la tecnología desarrollada y aprovechando algunas máquinas que existen en el mercado, se pueden conformar granulados del azufre para su venta inmediata, sin emisión de polvo, fácilmente manejables y con menores riesgos, además de que se pueden empacar o poner en contenedores para enviarlos a puntos de distribución distantes, reduciendo así el costo por su transporte.

Destacó que la extracción del azufre se realiza en los centros productores de gas y en las refinerías mediante un costoso y complicado proceso, denominado Claus, con el cual se extrae este material del gas ácido, mismo que por razones ambientales no Con azufre y nuevas formulase debe emitir a la atmósfera en forma de gases ciones los investigadores del azufrados, por el efecto negativo que tiene en la IMP crearon materiales más resalud humana y debido a que contribuye a la forma- sistentes que el concreto para ción de lluvia ácida.

vivienda, vialidades, tubería de

De esta manera el azufre se recupera al final de los procesos en su fase PetroQuiMex

drenaje e impermeabilización.

Déficit histórico Otra aplicación de estas tecnologías podría tener un impacto en el sector agrícola, en donde existe un déficit histórico de micronutrientes basados en el azufre, ya que es común que al recoger las cosechas se empobrezca el suelo de cultivo de sus nutrientes naturales. “Esto no sería un problema si se agrega-

ran componentes de azufre a los fertilizantes, pero actualmente estos se basan, por alguna razón, principalmente en el ácido fosfórico y fosfatos de amonio, entre otros, pero ninguno le restituye al suelo su contenido de azufre. Esto provoca que los cultivos sean menos productivos y que su valor nutritivo disminuya, ya que los seres vivos, incluidas las plantas y vegetales, requerimos aminoácidos esenciales que contienen este elemento para realizar sus funciones básicas y para reforzar el sistema inmunológico humano; un ejemplo de algunos aminoácidos que asimilamos a través de las plantas de hoja verde y de los cereales son la metionina, la cisteína y la cistina.

cánica que supera al concreto tradicional, el cual tiene una resistencia alrededor de 600 kilogramos por centímetro cuadrado, mientras que el material del IMP a base de azufre alcanza más de 792 kilogramos por centímetros cuadrado y tiene menor densidad.

Concreto “ligero”

Otro material desarroPor otra parte, combinando el azufre con aditi- llado es un concreto vos formulados en el IMP, se crearon extruda- de alta resistencia dos y granulados diversos que permiten su liberación pemex requiere esta tecnopaulatina; es decir, estos traslúcido, el cual permite granulados se deshacen logía para tener continuidad el paso de la luz y la transde manera efervescente, misión de datos mediante de modo que la planta en sus procesos, para co- fibra óptica, teniéndose puede ir asimilando los así varios materiales que micronutrientes en forma mercializar mejor sus exce- pueden usarse con ventacontrolada, conforme se jas técnicas y económicas. recibe el agua en el suedentes de azufre y cumplir También, se están probanlo de cultivo, causando do materiales que son más que se vayan deshacienlas normas ecológicas. do lentamente al mismo tiempo que se convierten a sulfatos y las plantas los asimilan más fácilmente. Con la tercera de las tecnologías desarrolladas, se han diseñado materiales a base de azufre y compuestos orgánicos de doble y triple ligadura; las pruebas de resistencia mecánica que se han realizado indican que los nuevos materiales son comparables al concreto comercial; obteniéndose materiales fabricados con azufre con mucho más resistencia al uso y al desgaste.

Dirigidos por el doctor José Manuel Domínguez Esquivel, líder de proyectos del Programa de Ingeniería Molecular, investigadores crearon tecnologías que podrían dar más utilidad a cerca de un millón y medio de toneladas de azufre que produce Petróleos Mexicanos (pemex) al año.

Concreto de alta resistencia traslúcido. Permite el paso de la luz y la transmisión de datos mediante fibra óptica.

El material desarrollado tiene una resistencia meLa Revista de la Industria Petrolera

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50 Los investigadores proponen utilizar el gas ácido directamente, del cual se obtiene el azufre para producir ácido sulfúrico directamente y para aprovecharlo en la fabricación de otros productos mediante la química fina.

ligeros, con mayor dureza, resistencia mecánica y resistencia a la corrosión, evaluándose también sus efectos en la salud de los seres vivos. De igual forma, se ha comprobado que son hidrófugos, ya que repelen el agua y son resistentes al ataque químico, lo cual los hace altamente atractivos para su uso en ambiente marino, en donde la corrosión del concreto convenEl sector cional por el agua de mar causa cuantiosas pérdidas.

El doctor Domínguez Esquivel dijo que todas estas líneas de negocio con tecnologías IMP se basan en el uso alterno del azufre y están a disposición del mercado, al mismo tiempo que permiten apoyar la logística de pemex Gas y Petroquímica Básica y pemex Refinación, dan un valor agregado a ese producto y se cumplen las normas ecológicas.

Otra línea de investigación consiste en proporcionar opciones agríco- operativas a pemex, evitando el proceso Claus, que como ya la es otro de los se dijo es costoso y complejo. Otros mercados importantísiAlternativamente, los investigabeneficiados. mos en los que podrían impacdores proponen utilizar el gas tar estos materiales a base de ácido directamente, del cual se azufre son en la impermeabiliobtiene el azufre para producir zación de techos y de superficies en general, ácido sulfúrico directamente y para aproveasí como en tubos de drenaje para dese- charlo en la fabricación de otros productos chos industriales y para casas residenciales, mediante la química fina, como por ejemplo en donde existe un amplio mercado para el hidrógeno, producto de gran importancia, los materiales a base de azufre que tienen derivado del gas ácido. mayor resistencia mecánica y química (hasta seis veces más resistente a los ataques Así también se propuso a pemex Gas y Pequímicos de las emisiones industriales en troquímica Básica una línea de negocio en la que podría fabricar su propio ácido sulfúrico, aguas de desecho). PetroQuiMex

tecnología en vez de comprarlo al exterior (se compran alrededor de 6 mil toneladas por año). A través de esta ruta tecnológica pemex podría manejar su propio ácido sulfúrico, evitando los costos correspondientes.

La tecnología desarrollada es mucho más económica y permite tener rendimientos que van desde 36 a 67 por ciento de disulfuro de carbono y de hidrógeno, mientras que estos últimos van desde 33 a 64 por ciento.

Otras líneas de investigación

Por su parte, la doctora Gabriela Espinosa Santamaría desarrolla una línea de investigación para producir gasolina a partir del disulfuro de carbono. Dijo que los catalizadores que se han probado producen moléculas de hidrocarburos que por el intervalo de pesos moleculares corresponden a gasolinas.

Por su parte, la doctora Adriana Isabel Reyes de la Torre explicó que la línea de investigación en la que trabaja como parte del proyecto, consiste en diseñar y probar una tecnología que actualmente no existe en ninguna parte en el mundo para obtener en forma directa el disulfuro de carbono, a partir de la reformación del gas natural rico en metano, con el gas ácido. Explicó que para este proceso se están desarrollando catalizadores en el IMP, los cuales aceleran la reacción del metano con el gas ácido, produciéndose directamente el disulfuro de carbono y el hidrógeno en un solo paso, lo que permitiría evitar el proceso Claus y la utilización de equipos complejos de proceso. 52

Los resultados obtenidos por este grupo de investigación han sido apoyados por otros grupos de trabajo del IMP como el de Sistemas y Herramientas para la Adquisición de Información de Pozos; los laboratorios de Geomecánica, de Evaluación en Microplantas y Escalamiento de Catalizadores, de Microscopía Electrónica de Ultra Alta Resolución, Plantas Piloto y de Corrosión; el Área de Talleres, Seguridad e Higiene y personal de apoyo.

Sobre el azufre • El azufre es un elemento abundante en la corteza terrestre. En forma natural se encuentra en las cercanías de aguas termales, zonas volcánicas y en minas de Cinabrio, Galeana, Esfalerita y Estibiana; también se obtiene separándolo del gas natural. • Este elemento químico está presente en combustibles fósiles (carbón y petróleo), cuya combustión produce dióxido de azufre que al combinarse con agua produce lluvia ácida. También se extrae del gas natural que contiene sulfuro de hidrógeno que una vez separado se quema para obtener azufre. • En sus estados sólido, líquido y gaseoso el azufre presenta formas alotrópicas cuyas relaciones no son completamente conocidas. Este no metal tiene un color amarillo, es blando, frágil y ligero que al mezclarse con hidrógeno desprende un olor por demás desagradable (huevo podrido); arde con llama color azul desprendiendo dióxido de azufre, además de que es insoluble al agua. • Si el azufre se calienta se torna marrón, algo rojizo y se incrementa la viscosidad. Este comportamiento se debe a la ruptura de los anillos y a la formación de largas cadenas de átomos de azufre, que pueden alcanzar varios miles de átomos de longitud que se enredan entre sí disminuyendo la fluidez del líquido; el máximo de la viscosidad se alcanza en torno a los 200°C. Enfriando rápidamente este líquido viscoso se obtiene una masa elástica de consistencia similar a la de la goma, denominada azufre plástico. •E  l azufre se usa en diversos procesos industriales, principalmente en la producción de ácido sulfhídrico para fertilizantes amónicos fosfatados, baterías, la fabricación de pólvora y el vulcanizado del hule; también tiene usos como fungicida; los sulfitos se usan para blanquear el papel y en cerillas. El tiosulfato de sodio o amonio tiene usos diversos como laxante, exfoliante o suplemento nutritivo para plantas.

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