Evaluating the Transition of the Petrochemical Industry in Spain to Climate Neutrality by 2050

Abstract

El sistema energético mundial atraviesa su reconfiguración más profunda en un siglo. Impulsado por los objetivos climáticos y acuerdos internacionales, cada sector industrial se encuentra hoy en una pronunciada senda de descarbonización. La petroquímica—ya el mayor sumidero industrial de materias primas fósiles y una fuente creciente de CO₂—debe atender una demanda creciente de polímeros y, al mismo tiempo, recortar drásticamente sus emisiones. Esta tesis desarrolla un modelo de optimización lineal de la industria petroquímica española para el período 2025‑2050, integrando balances de masa y energía a nivel de proceso con costes de capital, operación y CO₂. La trayectoria de mínimo coste exige una implantación temprana y masiva de captura y almacenamiento de carbono (CCS) a lo largo de la cadena de valor, complementada—desde 2040—con la introducción selectiva de quemadores de hidrógeno verde en hornos de procesos específicos.

The global energy system is undergoing its most profound reconfiguration in a century. Driven by climate targets and international agreements, every industrial sector is now on a steep decarbonization trajectory. Petrochemicals—already the largest industrial sink for fossil feedstocks and a growing source of CO₂—must satisfy rising polymer demand while slashing emissions. This thesis develops a bottom‑up, linear‑optimization model of Spain’s petrochemical industry for 2025‑2050, coupling process‑level mass and energy balances with capital, operating and CO₂ costs. The least‑cost pathway calls for early, large‑scale deployment of carbon capture and storage (CCS) across the value chain, supplemented—from 2040 onward—by the selective introduction of green‑hydrogen burners in selected process furnaces.