El dióxido de azufre (SO2) es un gas incoloro de aroma penetrante y que produce una sensación irritante similar a cuando falta el aire para respirar. Es un gas estable y al ser liberado en los procesos habituales de quema de combustibles fósiles sulfurosos (gas natural, diésel, petróleo y carbón) emite al aire compuestos azufrados. Según las condiciones meteorológicas, el SO2 puede permanecer hasta cinco días en suspensión en el aire y desplazarse largas distancias. Esto ocasiona que el SO2 sea uno de los principales contaminantes atmosféricos. Durante su proceso de oxidación en la atmósfera, este gas forma sulfatos de amonio y de sodio.
Fuentes de Emisión y Contaminación Ambiental
La contaminación del aire causada por contaminantes atmosféricos constituye uno de los problemas ambientales más críticos y complejos. En el caso de la refinería de Tula, las altas emisiones de gases como dióxido de azufre (SO2) y la quema de combustóleo han elevado en años recientes los niveles de contaminación de la Zona Metropolitana del Valle de México. La ciudad de Salamanca enfrentó recientemente una emergencia ambiental debido a altas concentraciones de Partículas Menores a 10 micrómetros (PM10), declarándose la segunda fase de Precontingencia Ambiental del 2024.
El dióxido de azufre origina graves efectos ambientales en el aire, el agua, el suelo y los seres vivos. En el aire, al entrar en contacto con la humedad de la atmósfera, produce el ácido sulfúrico que es el causante de la lluvia ácida. Cuando el SO2 se mezcla con el agua presente en el aire origina el ácido sulfuroso, compuesto que contribuye a la formación de la lluvia ácida.
El SO2 volcánico es un componente principal de las emisiones de un volcán activo y su estudio es esencial para comprender la dinámica y los impactos de estos fenómenos geológicos. El SO2 volcánico, expulsado durante las erupciones, puede afectar significativamente el clima y la calidad del aire. Un ejemplo ilustrativo de los impactos del SO2 volcánico es el caso de las emisiones del volcán Miyake, estudiado por Shinkuro et al.
Impacto en la Salud Humana
El SO2 ambiental, presente en el aire que respiramos, puede causar graves problemas respiratorios y circulatorios y, al mismo tiempo, favorecer la lluvia ácida que actúa dañando suelos, cuerpos de agua y vegetación. Por ser un gas altamente nocivo para la calidad del aire, el suelo y el agua, en los que se perjudican las condiciones de vida de cualquier ser vivo en general, el SO2 debe ser reducido como agente contaminante. La exposición a altas concentraciones de dióxido de azufre, incluso durante breves períodos de tiempo, irrita las mucosas de ojos, nariz y garganta y, al penetrar en las vías respiratorias, activa la mucosidad y los ataques de tos. Los tiempos promedio de exposición (según la OMS) varían desde 10 minutos hasta un balance anual. El gas es fácilmente detectable.
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Regulación y Monitoreo de Emisiones
El SO2 se utiliza como un indicador de la calidad del aire, ya que altos niveles de dióxido de azufre indican la presencia de contaminantes perjudiciales para la salud y el medioambiente. En fecha reciente la Secretaría de Salud emitió la Norma Oficial Mexicana NOM-022-SSA1-2010, Salud ambiental. Criterio para evaluar la calidad del aire ambiente, con respecto al dióxido de azufre (SO2).
Requisitos para Refinerías y Recuperación de Azufre
La fecha de entrada en vigor de esta Norma fue el 1 de enero de 2010 para las refinerías ubicadas en Cadereyta, N.L., Ciudad Madero, Tamps., y Minatitlán, Ver.
Cada refinería debe determinar y registrar en la bitácora a que hace referencia el artículo 17 del Reglamento de la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente en Materia de Prevención y Control de la Contaminación de la Atmósfera, la recuperación de azufre y la información necesaria para calcularla:
- Fecha, volumen y peso específico de crudo y de otros insumos procesado por día y su concentración de azufre (ST).
- Volumen y peso específico de los diferentes productos petrolíferos obtenidos por día y concentración de azufre en ellos (SP).
- Azufre recuperado (SR).
- Azufre a quemadores (SQ).
- Azufre enviado a comercialización respaldado con las notas de remisión correspondientes.
El SR (azufre recuperado) se determina cada 24 horas por medición directa en el almacén de producto; en el caso de fosas de almacenamiento de azufre, se determina mediante un sistema de medición de nivel electrónico o manual; se toma en cuenta la geometría de la fosa, la temperatura y la densidad para calcular el peso del azufre recuperado, en toneladas por día.
El SQ (azufre a quemadores y oxidadores térmicos) se puede determinar por medición directa o por medición indirecta con base en el balance de azufre el cual considera el azufre total, el azufre recuperado y el azufre en productos.
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El peso específico y el contenido de azufre en el crudo, en otros insumos y en los diversos productos se determina mediante el muestreo y análisis en el laboratorio o en línea, conforme a los métodos de prueba establecidos en las normas oficiales mexicanas correspondientes. Además, los avances en las tecnologías de recuperación de azufre se alinean con los requisitos de producción, lo que impulsará la cadena de suministro. En enero de 2024, una investigación publicada en el Journal of Engineering and Applied Science comparó las técnicas de recuperación de azufre Claus y THIOPAQ en plantas de gas natural e indicó que el proceso THIOPAQ O&G representaba una alternativa rentable al proceso Claus tradicional gracias a la reducción del uso de productos químicos y al mínimo consumo de energía. Asimismo, las empresas están aprovechando el sistema de biodesulfuración THIOPAQ O&G para ofrecer soluciones ecológicas con el objetivo inminente de cero emisiones netas de carbono. Actores clave del mercado, como Schlumberger NV (SLB), ofrecen soluciones rentables para endulzar el gas a azufre elemental sólido y ampliar su participación en los ingresos del mercado del dióxido de azufre.
Usos Industriales y Mercado del Dióxido de Azufre
El SO2 es un componente esencial en la producción de ácido sulfúrico, uno de los productos químicos más utilizados a nivel mundial. De hecho se utiliza como unidad de medida del desarrollo industrial de un país. El SO2 posee aplicaciones técnicas en la industria alimentaria donde se utiliza como conservante. De igual manera posee un efecto antioxidante y conservante que se emplea con zumos, mermeladas y frutos secos.
En junio de 2024, la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) publicó la lista actualizada de aditivos alimentarios aprobados, que incluía el uso de sulfitos como aditivos o conservantes alimentarios. Por ejemplo, la FDA destaca el uso del sulfato de amonio como acondicionador de masas, el sulfito de potasio como agente antimicrobiano y el bisulfito de sodio como antioxidante, entre otros. Esta aprobación regulatoria refuerza la confianza del mercado y garantiza un flujo constante de ingresos gracias a la demanda de una industria alimentaria global en expansión.
También se emplea en la industria del papel para blanquear la pulpa. El tamaño del mercado del dióxido de azufre superó los 10,33 millones de dólares en 2025 y se proyecta que alcance los 15,44 millones de dólares para 2035, con una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) de alrededor del 4,1 % durante el período de pronóstico, es decir, entre 2026 y 2035. Las tendencias emergentes del mercado indican un giro hacia aplicaciones de alto valor, como conservantes alimentarios, intermedios farmacéuticos, etc. Estos segmentos están creciendo gracias al aumento de los estándares de salud y seguridad alimentaria a nivel mundial.
El sector del dióxido de azufre está preparado para beneficiarse de las tendencias emergentes en aplicaciones especializadas, como los intermedios farmacéuticos y las soluciones de tratamiento de agua. El papel crucial del dióxido de azufre en segmentos de alto valor resalta su relevancia en las industrias de uso final. Además, los actores clave del mercado que invierten estratégicamente en las vías de crecimiento están posicionados para capitalizar las demandas cambiantes de las industrias y los consumidores. La favorable oportunidad de crecimiento en el mercado se evidencia en la expansión de la participación en las ganancias en los segmentos de gas y servicios por parte de los principales actores del sector. Por ejemplo, Air Liquide SA reportó una ganancia neta de USD 3.3 mil millones en su informe financiero para 2023, con América del Norte y Europa representando el 39% y el 37% de la participación en los ingresos, respectivamente, en el segmento de gas y servicios.
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Factores Impulsores del Crecimiento
Aumento de la demanda de la industria de la pulpa y el papel
El mercado del dióxido de azufre se beneficiará de la constante demanda de la industria de la pulpa y el papel. La Agencia Europea de Medio Ambiente (AEMA) ha certificado que la pulpa al sulfito es más adecuada para la impresión y requiere menos blanqueo. A pesar de la competencia de la pulpa Kraft, la pulpa al sulfito ha mantenido una sólida aplicación en las fábricas gracias a su capacidad para producir pulpa más brillante con menor contenido de lignina. Además, el mercado del dióxido de azufre se beneficia de la expansión de los envases, lo que impulsa la demanda de productos de papel. Por ejemplo, en septiembre de 2024, Nestlé anunció innovaciones en envases con papel para sus principales marcas. Se prevé que la creciente tendencia de los envases de papel impulse la demanda de soluciones basadas en papel, lo que generará una mayor demanda de pulpa de sulfito, que las empresas pueden aprovechar para aumentar el suministro de dióxido de azufre a las fábricas de papel. El mercado está observando tendencias donde las empresas clave están modernizando sus líneas de pulpa aprovechando oportunidades emergentes en mercados en desarrollo. Por ejemplo, en junio de 2023, ANDRITZ anunció un pedido de Mpact Operations para modernizar la línea de pulpa de su fábrica de papel en Sudáfrica. Andritz modernizará toda la línea de pulpa semiquímica al sulfito neutro (NSSC) según lo estipulado en el pedido.
Creciente demanda de soluciones avanzadas para el tratamiento del agua
La creciente prevalencia de estas soluciones impulsará la demanda de dióxido de azufre. La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) indica que el dióxido de azufre se utiliza en el tratamiento del agua para la dicloración de aguas residuales tratadas y como precursor de otros productos químicos para su tratamiento. El mercado se beneficiará de la colaboración entre empresas públicas y privadas para impulsar soluciones de tratamiento del agua, dado que la escasez de agua se está convirtiendo en un problema mundial. También se prevé que la demanda de dióxido de azufre en plantas de tratamiento de aguas residuales se intensifique en las economías de ingresos medios y bajos, donde se está priorizando la mejora de la infraestructura de salud pública.
Aumento de las aplicaciones en la industria textil y del uso especializado
El mercado del dióxido de azufre se beneficiará del aumento de sus aplicaciones como agente blanqueador en la industria textil. Si bien existen preocupaciones ambientales, el dióxido de azufre sigue siendo un agente blanqueador rentable, especialmente en el blanqueo de paja y lana. Los actores del mercado encontrarán oportunidades de distribución en fabricantes medianos y pequeños que buscan reducir sus costos operativos adoptando el dióxido de azufre como agente blanqueador. Además, el creciente uso del dióxido de azufre en aplicaciones especializadas está a punto de generar nuevas fuentes de ingresos en el mercado. Por ejemplo, en diciembre de 2024, Stellantis y Zeta Energy anunciaron un acuerdo para desarrollar baterías de litio-azufre para vehículos eléctricos. Se espera que estas baterías cuesten menos que las de iones de litio y, a medida que se recupere la producción, se prevé que se creen nuevas vías para que los proveedores de dióxido de azufre apoyen la línea de suministro de azufre para baterías.
Desafíos en la Producción y Uso del SO2
Normativas ambientales rigurosas
Las aplicaciones basadas en dióxido de azufre se enfrentan a retos ambientales, y muchas industrias están optando por gases alternativos. El dióxido de azufre contribuye a la lluvia ácida y la contaminación atmosférica, lo que hace que su uso a escala comercial e industrial esté sujeto a un riguroso escrutinio.
Competencia de las iniciativas de economía circular
La creciente dependencia de las prácticas de economía circular supone un desafío para la producción de dióxido de azufre virgen. Los materiales alternativos que pueden ayudar a las industrias a alcanzar sus objetivos de sostenibilidad suponen una dura competencia para el dióxido de azufre.
Análisis de Segmentos del Mercado
Por Forma
Se proyecta que el segmento líquido represente más del 80,4 % del mercado de dióxido de azufre para finales de 2035. Un factor clave de este segmento es la facilidad de transporte y almacenamiento del dióxido de azufre en forma líquida. Además, los avances en sistemas de manejo seguro impulsan su demanda ante la creciente prevalencia de estrictas normas de emisiones. Además, el formato líquido es el preferido en aplicaciones industriales para el mercado del dióxido de azufre, lo que garantiza el dominio del segmento. Los avances para reducir las emisiones pueden beneficiar al segmento. Por ejemplo, en octubre de 2023, Nornickel, empresa rusa de minería y fundición de níquel y paladio, inauguró un Programa de Azufre, estableciendo una instalación avanzada para el aprovechamiento del dióxido de azufre. El programa tiene el potencial de aumentar la disponibilidad de materias primas para la producción y es un buen augurio para el segmento gracias a la facilidad de transporte del dióxido de azufre líquido.
Se prevé que el segmento de gas del mercado de dióxido de azufre, por forma, aumente su participación durante el período de pronóstico. Este gas es viable para industrias que requieren reacciones químicas directas, como la desulfuración de gases de combustión (FGD). Además, la demanda de sectores con un alto consumo energético, como la generación de energía, beneficiará el crecimiento continuo del segmento. Los avances en las tecnologías de manejo de dióxido de azufre impulsarán el transporte y la producción, impulsando así el crecimiento del segmento.
Por Aplicación
Por su aplicación, se prevé que el segmento vitivinícola del mercado del dióxido de azufre se expanda durante el período de pronóstico. El dióxido de azufre es un aditivo vital en el proceso de vinificación, gracias a su uso como antioxidante y agente antimicrobiano. El uso de dióxido de azufre en las barricas de vino, whisky escocés y whisky americano garantiza la calidad del proceso de envejecimiento. Con el aumento de la demanda de barricas, se espera que el dióxido de azufre encuentre mayores aplicaciones, lo que generará oportunidades rentables en el mercado. Por ejemplo, en octubre de 2024, Blue Note lanzó una barrica de centeno con miel de edición limitada. Las tendencias indican un aumento en la producción de barricas especializadas para el envejecimiento de vinos y whisky, lo que generará una demanda constante de dióxido de azufre para mitigar los riesgos de contaminación microbiana, especialmente en regiones como Norteamérica y Europa, donde el consumo de vino es relativamente alto en comparación con otras regiones. La Unión Europea (UE) impone regulaciones estrictas sobre la cantidad de dióxido de azufre en el vino, restringiendo el vino tinto a un máximo de 150 mg/L y el vino blanco a 200 mg/L.
Perspectivas Regionales del Mercado
América del Norte
En el mercado del dióxido de azufre, se prevé que América del Norte alcance más del 43,9 % de participación para 2035 y ocupe una posición de liderazgo al final del período de pronóstico. Una base industrial diversificada impulsa el mercado y las regulaciones ambientales han impulsado las inversiones en la recuperación de azufre. Estados Unidos y Canadá lideran la participación en los ingresos del mercado norteamericano de dióxido de azufre. Se prevé que el dióxido de azufre encuentre cada vez más aplicaciones como materia prima para el ácido sulfúrico en la producción de fertilizantes para el creciente sector agrícola de Norteamérica. Además, la industria de alimentos y bebidas de la región está preparada para impulsar la demanda debido al aumento de las ventas de alimentos procesados. El Departamento de Agricultura de Estados Unidos estima un valor total de exportación de alimentos procesados de 36.610 millones de dólares. Esto genera una demanda constante de dióxido de azufre como aditivo para prolongar la vida útil de los alimentos procesados.
Estados Unidos
Estados Unidos tiene una participación dominante en el mercado norteamericano de dióxido de azufre. Se prevé que el sector de alimentos y bebidas siga siendo el mayor consumidor final de dióxido de azido, mientras que el mercado está a punto de expandirse debido al auge de las aplicaciones especializadas, lo que genera oportunidades para el suministro de dióxido de azufre. Por ejemplo, en octubre de 2024, Lyten anunció planes para construir la primera gigafábrica de litio-azufre del mundo en Estados Unidos. Las baterías de litio-azufre dependerían de compuestos a base de azufre para el almacenamiento de energía y, a medida que la producción aumente, el mercado del dióxido de azufre está a punto de encontrar una nueva fuente de ingresos.
Canadá
Canadá está posicionado para expandir su participación en el mercado de dióxido de azufre de Norteamérica para el final del período de pronóstico. Se espera que el sector agrícola canadiense impulse la demanda de soluciones de fertilizantes a base de azufre. Además, la llegada de soluciones avanzadas de tratamiento de gases impulsará la recuperación de azufre, creando nuevas fuentes de suministro para el mercado. Por ejemplo, en mayo de 2023, CSV Midstream Solutions Corp. seleccionó a Axens para suministrar las tecnologías para la unidad de recuperación de azufre de la planta de procesamiento de gas agrio Albright en Canadá. Además, esto indica una creciente demanda de soluciones avanzadas de recuperación de azufre que las empresas pueden aprovechar en el mercado.
Europa
Se prevé que el mercado europeo del dióxido de azufre registre el mayor crecimiento durante el período de pronóstico. La industria química europea se perfila como un importante consumidor de dióxido de azufre. Además, Europa cuenta con un sólido sector vitivinícola, liderado por Francia, España e Italia, que impulsa la demanda de dióxido de azufre en el proceso de envejecimiento. Alemania y Francia son dos de los principales mercados europeos. Además, los avances de las empresas europeas en el suministro de tecnología innovadora de recuperación de azufre impulsarán el crecimiento del sector. Por ejemplo, en septiembre de 2024, NEXTCHEM (Maire), de Italia, anunció que ejecutaría una evaluación tecnológica y un paquete de diseño de procesos para modernizar la unidad de recuperación de azufre existente del complejo HAOR en Azerbaiyán. Los contratos indican oportunidades emergentes para que las empresas europeas proporcionen soluciones de recuperación de azufre y refuercen la cadena de suministro en la región.
Alemania
Alemania contribuye significativamente al mercado europeo de dióxido de azufre. La presencia de empresas químicas líderes en el país beneficia al sector. En marzo de 2024, Evonik anunció la expansión de su oferta de catalizadores sostenibles con Octamax, una solución rentable para mejorar la eliminación de azufre y maximizar la retención de octano. La expansión de las refinerías brindará oportunidades a las empresas de la región para ofrecer soluciones avanzadas de recuperación de azufre.
Francia
Francia es un mercado emergente en Europa para el dióxido de azufre. El sector vitivinícola francés goza de reconocimiento mundial, y se prevé una demanda constante de dióxido de azufre por parte de los vinicultores del país, impulsando así su crecimiento.