Análisis tecno-económico de la producción de metanol verde

Abstract

El propósito del trabajo es estudiar la viabilidad técnica, económica y ambiental de varias rutas de producción de metanol, considerando las alternativas renovables en relación con sus equivalentes fósiles. Se ha creado un modelo de simulación en Excel, que muestra el funcionamiento de una planta tipo a lo largo de veinte años, incluyendo variables como los costes operativos anuales, el precio de los insumos y la inversión inicial. El modelo estima el coste total acumulado y el Valor Neto Actual (VNA) de cada ruta utilizando una tasa de descuento constante. Asimismo, tiene en cuenta las proyecciones de emisiones de CO₂ por tonelada de metanol producido, basándose en los insumos y procedimientos utilizados. Se ha sumado además un análisis de sensibilidad sobre las variaciones en el coste de la electricidad, la biomasa o el CO₂ capturado, con el objetivo de examinar cómo impactan cada una de estas alternativas en su viabilidad. Se examinan seis rutas de producción de metanol cuyo origen de las materias primas es diferente. En el caso del e-metanol, se tienen en cuenta dos variantes dependiendo de la fuente de CO₂ que se utiliza como insumo: captura directa del aire o captura de procesos industriales. Para el bio-metanol, se consideran cuatro métodos diferentes basados en la clase de biomasa que sirve como materia prima: hueso de aceituna, cultivos energéticos, astilla industrial y residuos agrícolas. Se añaden, como referencia, dos rutas fósiles que se sustentan en carbón y gas natural, además de una tercera alternativa a partir de biometano. El biometano es un insumo renovable, por lo que puede ser considerado una opción verde similar al biometanol. Su método de síntesis de metanol es el mismo que la ruta del gas natural, lo cual permite utilizar la misma infraestructura ya existente. El objetivo final es ofrecer una comparación precisa y actualizada que permita evaluar el nivel de madurez, la viabilidad a largo plazo y la coherencia con las metas de descarbonización en España.

The purpose of this project is to study the technical, economic, and environmental feasibility of different methanol production routes, considering renewable alternatives in comparison with their fossil counterparts. A simulation model has been created in Excel, representing the operation of a typical plant over twenty years, including variables such as annual operating costs, input prices, and initial investment. The model estimates the accumulated total cost and the Net Present Value (NPV) of each pathway using a constant discount rate. It also accounts for CO₂ emission projections per tonne of methanol produced, based on the inputs and processes used. Additionally, a sensitivity analysis is performed on variations in the cost of electricity, biomass, or captured CO₂, in order to examine how each of these parameters impacts viability. Six production routes are analyzed, differing in the origin of their raw materials. For e-methanol, two variants are considered depending on the source of CO₂: direct air capture (DAC) or capture from industrial processes. For bio-methanol, four different methods are evaluated based on the type of biomass used as feedstock: olive pits, energy crops, industrial wood chips, and agricultural residues. As a reference, two fossil routes based on coal and natural gas are included, as well as a third pathway from biomethane. Since biomethane is a renewable input, it can be considered a green option similar to bio-methanol. Its methanol synthesis process is the same as that of natural gas, allowing the use of existing infrastructure. The final objective is to provide an accurate and up-to-date comparison to evaluate the maturity level, long-term feasibility, and consistency with Spain’s decarbonization goals.