Resumen
Ecuador, un país altamente dependiente de su industria petrolera, enfrenta la necesidad de importar derivados del petróleo debido a la falta de un sector petroquímico desarrollado. En este estudio se evalúa comparativamente la viabilidad técnica, económica y ambiental de tres rutas para la producción de etileno, con un enfoque hacia procesos más sostenibles y amigables con el ambiente. La primera, el proceso lineal tradicional basado en el craqueo térmico de nafta, destaca por su madurez tecnológica y menores costos iniciales, pero se basa en la secuencia de “extraer, producir, desechar”, lo que genera un alto impacto ambiental debido a la gran cantidad de energía requerida y las significativas emisiones de gases de efecto invernadero. Por otro lado, las dos rutas circulares propuestas utilizan residuos agrícolas de papa como biomasa para la producción de bioetileno: (a) fermentación para obtener bioetanol seguido de deshidratación catalítica y (b) electrocatálisis del metano derivado de biomasa residual. Los resultados del estudio indican que, a pesar de que estas rutas enfrentan desafíos técnicos y económicos, como bajos rendimientos, más implementación de equipos para tratamiento de materia prima y mayores costos iniciales; ofrecen beneficios ambientales alineados con los principios de la química verde, tales como la reducción de emisiones de carbono, el uso de materias primas renovables y una mayor eficiencia energética. De los dos procesos circulare analizados, la fermentación se considera la opción más aplicable debido a la disponibilidad de biomasa y la madurez del proceso en la industria local, a pesar de tener un costo 2.6 veces mayor que el proceso lineal. Si bien la producción de etileno a partir de nafta sigue siendo la opción más viable en términos económicos y tecnológicos, el desarrollo de una industria de bioetileno sostenible sigue teniendo desafíos de escalabilidad, rendimientos y altos costos iniciales, pero permitiría valorizar los residuos agrícolas diversificando la matriz productiva del país y posicionando al Ecuador como un referente en innovación verde en América Latina.
Referencias
Bocco, A. M. (1987). Auge petrolero, modernización y subdesarrollo: el Ecuador de los años setenta. Quito: FLACSO Ecuador: Corporación Editora Nacional.
Fontaine, G. (2002). Sobre las bonanzas y dependencia del Petróleo y enfermedad holandesa en el Ecuador. Iconos. Revista de Ciencias Sociales, (13), 102-110.
Banco Central del Ecuador. (2023). Análisis del sector petrolero. https://contenido.bce.fin.ec/documentos/Estadisticas/Hidrocarburos/ASP202302.pdf
Benalcázar Ordóñez, F. J. (2025). Desafíos y oportunidades de la industria petrolera en Ecuador. Revista InveCom, 5(4). https://doi.org/10.5281/zenodo.14816573
Allaica, J. C. M. (2018). La ecología industrial y la economía circular. Retos actuales al desarrollo de industrias básicas en el Ecuador. Dilemas Contemporáneos: Educación, Política y Valores.
Kulprathipanja, S., Rekoske, J., Wei, D., Solen, R., Pham, T. V. y Liu, C. (2021). Petrochemical markets. En Modern petrochemical technology (pp. 17–42). Wiley.
Worrell, E., D. Phylipsen, D. Einstein, and N. Martin. (2000). Energy Use and Energy Intensity of the U.S. Chemical Industry. https://doi.org/10.2172/773773
Alshammari, A., Kalevaru, V. N., Bagabas, A., & Martin, A. (2016). Production of ethylene and its commercial importance in the global market. En Petrochemical catalyst materials, processes, and emerging technologies (pp. 82-115). IGI Global Scientific Publishing. https://doi.org/10.4018/978-1-4666-9975-5.ch004
Fan, D., Dai, D.-J., & Wu, H.-S. (2012). Ethylene formation by catalytic dehydration of ethanol with industrial considerations. Materials, 6(1), 101–115. https://doi.org/10.3390/ma6010101
Sundaram, K. M., Shreehan, M. M., & Olszewski, E. F. (2010). Ethylene. In Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology (pp. 1–39). Wiley. https://doi.org/10.1002/0471238961.0520082519211404.a01.pub3
The Observatory of Economy Complexity. (October 11, 2025). Ethylene Polymers in Ecuador. https://oec.world/es/profile/bilateral-product/ethylene-polymers/reporter/ecu
Yan, Y., Pang, Y. X., Luo, X., Lin, Q., Pang, C. H., Zhang, H., Gao, X., & Wu, T. (2024). Carbon dioxide-focused greenhouse gas emissions from petrochemical plants and associated industries: Critical overview, recent advances and future prospects of mitigation strategies. Process Safety and Environmental Protection, 188, 406–421. https://doi.org/10.1016/j.psep.2024.05.136
Opia, A. C., Hamid, M. K. B. A., Syahrullail, S., Rahim, A. B. A., & Johnson, C. A. N. (2021). Biomass as a potential source of sustainable fuel, chemical and tribological materials. Overview. Materials Today: Proceedings, 39, 922–928. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.04.045
Vaithyanathan, V. K., Goyette, B., & Rajagopal, R. (2023). A critical review of the transformation of biomass into commodity chemicals: Prominence of pretreatments. Environmental Challenges, 11. https://doi.org/10.1016/j.envc.2023.100700
Dong, X., Lu, D., Fan, Q., & Gong, H. (2023). Mechanisms of ethanol dehydration to ethylene on γ-Al₂O₃ (100) and (110C): A combined DFT and KMC study. Computational Materials Science, 219. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2022.111979
Zhang, M., & Yu, Y. (2013). Dehydration of ethanol to ethylene. Industrial & Engineering Chemistry Research, 52(28), 9505–9514. https://doi.org/10.1021/ie401157c
Irfan, M., Nadeem, M., & Syed, Q. (2014). Ethanol production from agricultural wastes using Saccharomyces cerevisiae. Brazilian Journal of Microbiology, 45(2), 457–465. https://doi.org/10.1590/S1517-83822014000200012
Priyanka, M., Kumar, D., Shankar, U., Yadav, A., & Yadav, K. (2018). Agricultural waste management for bioethanol production. En Handbook of research on microbial tools for environmental waste management (pp. 1-33). IGI Global Scientific Publishing. https://doi.org/10.4018/978-1-5225-3540-9.ch001
Sarkar, N., Ghosh, S. K., Bannerjee, S., & Aikat, K. (2012). Bioethanol production from agricultural wastes: An overview. Renewable Energy, 37(1), 19–27. https://doi.org/10.1016/j.renene.2011.06.045
Chen, Y., Kuo, M. J., Lobo, R., & Ierapetritou, M. (2024). Ethylene production: Process design, techno-economic and life-cycle assessments. Green Chemistry, 26(5), 2903–2911. https://doi.org/10.1039/D3GC03858K
Rahimpour, M. R., J. M., & I. D. (2013). Progress in catalytic naphtha reforming process: A review. Applied Energy, 109, 79–93. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2013.03.080
Silva, A. P., Bahú, J. O., Soccol, R., Rodríguez-Urrego, L., Fajardo-Moreno, W. S., Moya, H., León-Pulido, J., & Cárdenas Concha, V. O. (2023). Naphtha characterization (PIONA, density, distillation curve and sulfur content): An origin comparison. Energies, 16(8), 3568. https://doi.org/10.3390/en16083568
EP Petroecuador. (2021). Informe Estadístico anual 2021. https://www.eppetroecuador.ec/wp-content/uploads/2024/06/INFORME-ESTADISTICO-ANUAL-2021.pdf
Geissdoerfer, M., Pieroni, M. P. P., Pigosso, D. C. A., & Soufani, K. (2020). Circular business models: A review. Journal of cleaner production, 277, 123741. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.123741
Iqbal, M. W., Kang, Y., & Jeon, H. W. (2020). Zero waste strategy for green supply chain management with minimization of energy consumption. Journal of Cleaner Production, 245, 118827. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118827
Cavallieri, M. S., Viles, E., & Montoya-Torres, J. R. (2024). Integration of sustainable production criteria into production scheduling: a systematic search and a critical review. ICORES, 1. https://www.scitepress.org/Link.aspx?doi=10.5220/0012306000003639
Malehmirchegini, L., & Chapman, A. J. (2025). Strategies for achieving carbon neutrality within the chemical industry. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 217, 115762. https://doi.org/10.1016/j.rser.2025.115762
Zhang, M., & Yu, Y. (2013). Dehydration of ethanol to ethylene. Industrial & Engineering Chemistry Research, 52(28), 9505–9514. https://doi.org/10.1021/ie401157c
Seifzadeh Haghighi, S., Rahimpour, M. R., Raeissi, S., & Dehghani, O. (2013). Investigation of ethylene production in naphtha thermal cracking plants in presence of steam and carbon dioxide. Chemical engineering journal, 228, 1158–1167. https://doi.org/10.1016/j.cej.2013.05.048
Meindersma, G. W. (2014). Extraction of aromatics from naphtha with ionic liquids. https://www.researchgate.net/publication/241875069
Chuquin Yepez, H. G. (2018). Alternativas de uso de la papa de desecho en la provincia del Carchi y la contaminación con plástico. SATHIRI, 2, 11. https://doi.org/10.32645/13906925.206
Davis, R. A. (2007). Parameter estimation for simultaneous saccharification and fermentation of food waste into ethanol using Matlab Simulink. En Biotechnology for fuels and chemicals: Proceedings of the Twenty-ninth Symposium on Biotechnology for fuels and chemicals held April 29–May 2, 2007, in Denver, Colorado (pp. 379–389). Humana Press.
Mohsenzadeh, A., Z. A., & T. M. J. (2017). Bioethylene production from ethanol: A review and techno-economical evaluation. ChemBioEng Reviews, 4(2), 75–91. https://doi.org/10.1002/cben.201600025
Parawira, W., Murto, M., Zvauya, R., & Mattiasson, B. (2004). Anaerobic batch digestion of solid potato waste alone and in combination with sugar beet leaves. Renewable Energy, 29(11), 1811–1823. https://doi.org/10.1016/j.renene.2004.02.005
Zhang, Q., Li, W., Peng, J., Xue, L., & He, G. (2024). Cold plasma activated Ni⁰/Ni²⁺ interface catalysts for efficient electrocatalytic methane oxidation to low-carbon alcohols. Green Chemistry, 26(12), 7091–7100. https://doi.org/10.1039/D4GC00289J
Kratky, L., & Zamazal, P. (2020). Economic feasibility and sensitivity analysis of fish waste processing biorefinery. Journal of Cleaner Production, 243, 118677. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118677
Torres, M. D., Fradinho, P., Rodríguez, P., Falqué, E., Santos, V., & Domínguez, H. (2020). Biorefinery concept for discarded potatoes: recovery of starch and bioactive compounds. Journal of Food Engineering, 275, 109886. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2019.109886
INIAP. (2002). El cultivo de la papa en Ecuador. https://cipotato.org/wp-content/uploads/Documentacion%20PDF/Pumisacho%20y%20Sherwood%20Cultivo%20de%20Papa%20en%20Ecuador.pdf
Herrera, M., Hathman, C. and Galo C. (1999). Estudio sobre el subsector de la papa en el Ecuador. https://cipotato.org/wp-content/uploads/Documentacion%20PDF/subsector_papa_2da.pdf
Liu, Q., Tarn, R., Lynch, D., & Skjodt, N. (2007). Physicochemical properties of dry matter and starch from potatoes grown in Canada. Food Chemistry, 105(3), 897–907. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2007.04.034
Alqaheem, Y. (2021). A simulation study for the treatment of Kuwait sour gas by membranes. Heliyon, 7(1). https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e05953
Jimenez-Gutierrez, J. M., Verlinden, R. A. J., van der Meer, P. C., van der Wielen, L. A. M., & Straathof, A. J. J. (2021). Liquid hot water pretreatment of lignocellulosic biomass at lab and pilot scale. Processes, 9(9), 1518. https://doi.org/10.3390/pr9091518
Sinnott, R., & Towler, G. (2020). Costing and project evaluation. Chemical engineering design. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102599-4.00006-0
Hodson de Jaramillo, E. (2018). Bioeconomía: el futuro sostenible. Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, 42(164), 188–201. https://doi.org/10.18257/raccefyn.650
Lv, J., Wang, D., Peng, L., Guo, X., Ding, W., & Yang, W. (2023). Ethanol dehydration to ethylene over high-energy facets exposed gamma alumina. Catalysts, 13(6), 994. https://doi.org/10.3390/catal13060994
Soh, J. C., Chong, S. L., Hossain, S. S., & Cheng, C. K. (2017). Catalytic ethylene production from ethanol dehydration over non-modified and phosphoric acid modified Zeolite H-Y (80) catalysts. Fuel Processing Technology, 158, 85–95. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2016.12.012
Winterton, N. (2001). Twelve more green chemistry principles. Green Chemistry, 3(6). https://doi.org/10.1039/b110187k
Rosero-Rosero, M., Rosero-Rosero, C. C., & Pinargote-Yépez, M. (2024). Costos y decisiones financieras asociadas a la transición de economía lineal a circular en la producción de envases. El caso de Ecuador. Innovar: Revista de ciencias administrativas y sociales, 34(94), 1-24. https://www.jstor.org/stable/27367211
Wechselberger, P., Seifert, A., & Herwig, C. (2010). PAT method to gather bioprocess parameters in real-time using simple input variables and first principle relationships. Chemical Engineering Science, 65(21), 5734–5746. https://doi.org/10.1016/j.ces.2010.05.002

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0.
Derechos de autor 2025 Gabriel Vaca, Sonia Quiroga Quisaguano, Kimberly Rizzo, Dimas Pincay, José Alvarez-Barreto
