Bio Combustibles Libro Final
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BIOCOMBUSTIBLESUNA SOLUCION PARA EL
FUTURO ENERGETICO
AUTOR: ING. JOSE COLON
AÑO 2009
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Índice
Prologo______________________________________________________________4
Introduccion__________________________________________________________5
Biocombustibles_______________________________________________________6
Clases de Biocombustibles______________________________________________7
Tipos de Biocombustibles_______________________________________________8
Bioetanol_____________________________________________________________8
Biodiesel____________________________________________________________14
Ventajas___________________________________________________________16
Desventaja_________________________________________________________20
Mezclas decombustibles con Etanol_____________________________________21
Etanol e Hidrogeno__________________________________________________23
Etanol como combustibles en diferentes paises___________________________25
Etanol como combustible en Brasil_____________________________________25
Etanol como combustible en Colombia_________________________________26
Etanol como combustibles en EE.UU.__________________________________28
Etanol como combustibles en Europa__________________________________29
Etanol como combustibles en Venezuela________________________________30
Biocombustibles para motores Otto y Diesel______________________________31
Motor Otto_________________________________________________________31
Mottor Diesel_______________________________________________________32
Las Algas como solucion energetica_____________________________________33
Solucion maritima___________________________________________________33
Mejores especies____________________________________________________35
Biocombustibles de proxima Generacion_________________________________36
Etanol celulosico (metodo biologico)___________________________________36
Etanol celulosico (metodo de gasificacion)______________________________36
Biodiesel de algas___________________________________________________37
Gasolina Verde______________________________________________________37
Biobutanol_________________________________________________________37
Hidrocarburos de diseño_____________________________________________38
Combustible de cuarta generacion_____________________________________38
Desventaja de los combustibles actuales_________________________________38
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PROLOGO
El propósito de este libro es ayudar a los estudiantes de ingeniería
aprendan lo que hoy se conoce como Biocombustibles y lleguen a
comprender bien, los fundamentos teóricos y experimentales de estos
combustibles en general y su utilización, ventajas y desventajas del mismo.
Otros de sus objetivos es ofrecer al lector términos y de otras áreas que ya
ejercen en la profesión una amplia variedad de aplicaciones. En primer lugar se
tratara de desarrollar al lector la capacidad de realizar un análisis de los
sistemas y procesos donde seria importante la aplicación de dichos
combustibles y el por que d la inquietud de los gobiernos y naciones en
desarrollar combustibles alternos a la gasolina.
Para su empleo en su curso normal este texto puede resultar adecuado
a la enseñanza en aula solamente, o en una combinación de clases teóricas o
de laboratorio pero recomiendo las clases de campo.
El libro puede servir para un curso básico de Biocombustibles o
combustibles alternos a la gasolina.
El libro representa una mezcla de numerosos conceptos, consideraciones y
datos provenientes de muchas fuentes, como mecánica de fluidos,
termodinámica y transferencia de calor. Espero que este libro sea de su agrado
y parte útil en los programas de educación en ingeniería.
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INTRODUCCION
El combustible que permite la locomoción de los vehículos libera ciertos
compuestos contaminantes al ambiente. Además del peligro ecológico que
representa el uso de la gasolina en los automóviles, también hay otros
problemas como el hecho de que la gasolina proviene del petróleo, y,
lamentablemente, las reservas de éste último ya no son tan abundantes como
antes y existe el peligro de que se acaben. Por la misma razón, el precio de la
gasolina va en aumento, mientras que la demanda también está
incrementando.
Por esta razón, últimamente en todo el mundo se buscan diferentes
métodos que puedan sustituir a los combustibles fósiles en materia de
producción energética sin que tengan el impacto que éstos tienen en el
ambiente.
Los combustibles fósiles sólo van a durar otros 40 o 50 años. El
problema del cambio climático es que vamos a llegar al máximo de las
emisiones en los siguientes 10 o 20 años, pero su efecto va a durar más
tiempo.
Por tanto es fundamental cultivar biomasa como un combustible
alternativo además que absorbe el bióxido de carbono de la atmósfera y lo
vuelve a liberar una vez quemado ayudando a reducir los cambios climáticos
producidos.
Las limitaciones en la utilización de los combustibles de biomasa son las
técnicas, la disponibilidad de tierras y que no haya competencia con los
alimentos, así como los precios. Hace falta evaluar la producción de energía de
biomasa con mucha atención de modo que no compita con la producción de
alimentos, que evidentemente es prioritaria.
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Biocombustibles
Como su palabra lo dice, un biocombustibles es un combustible de
origen biológico, a diferencia del petróleo este se obtiene de manera renovable
a partir de restos orgánicos.
La madera o incluso los excrementos secos son biocombustibles. Si se
administra bien la madera de los bosques puede ser un recurso renovable (mal
administrado es un desastre ecológico). De este modo se propuso la “biomasa”
como fuente de energía. Una de estas biomasas sería virutas de madera
producto de la limpieza de bosques o incluso de su explotación racional.
En realidad toda sustancia susceptible de ser oxidada produce energía.
Si esta sustancia procede de plantas, entonces al ser quemada (oxidada)
devuelve a la atmósfera el dióxido de carbono que la planta tomó del aire
tiempo atrás. Por tanto, desde el punto de vista ecológico es un sistema que
respeta el medio ambiente, pues no hay un aumento neto de gases de efecto
invernadero.
La energía que consumimos en ese acto de quemar procede en última
instancia de la luz del sol. Las plantas, gracias a la fotosíntesis fijan energía y
dióxido de carbono en moléculas orgánicas ricas en carbono e hidrógeno. Es
pues una forma de energía solar indirecta.
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Clases de biocombustibles
Las fuentes de bioenergía pueden ser biomasa tradicional quemada
directamente, tecnologías a base de biomasa para generar electricidad, y
biocombustibles líquidos para el sector de transporte.
La biomasa tradicional es utilizada en países subdesarrollados,
principalmente en zonas rurales. Esta energía es neutra en emisiones de
CO2 (utiliza fotosíntesis reciente), pero tiene elevados costos ambientales,
sanitarios y económicos.
Con respecto a la biomasa para generar electricidad, este sistema es
utilizado en países industrializados con elevados recursos forestales, que
utilizan madera para generar electricidad.
Los biocombustibles líquidos proporcionan actualmente aproximadamente
la energía equivalente a 20 millones de toneladas de petróleo (lo que
equivale al 1% del combustible utilizado mundialmente para transporte por
carretera) [Comité de Seguridad Alimentaria Mundial 2007].
Los biocombustibles que más se utilizan son el etanol y el biodiesel. El
etanol puede ser utilizado en motores que utilizan nafta, mientras que el
biodiesel puede ser utilizado en motores que utilizan gasoil.
El etanol es un biocombustibles a base de alcohol, el cual se obtiene
directamente del azúcar. Ciertos cultivos permiten la extracción directa de
azúcar, como la caña azucarera (Brasil), la remolacha (Chile) o el maíz
(Estados Unidos). Sin embargo, prácticamente cualquier residuo vegetal puede
ser transformado en azúcar, lo que implica que otros cultivos también pueden
ser utilizados para obtener alcohol. Aunque con la tecnología disponible
actualmente este último proceso es muy costoso, se pronostica que ocurran
avances en este sentido (las llamadas tecnologías de segunda generación).
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En el caso de los motores diesel, se pueden utilizar biocombustibles
obtenidos a partir de aceites o grasas. Ciertas plantas como la soja o el girasol,
son las que mas eficientemente producen aceites que pueden ser utilizados
como biocombustibles directamente, o pueden ser procesados para obtener un
biocombustible mas refinado. La utilización directa de aceites vegetales es
posible, pero requiere de modificaciones en el motor. El sistema mas habitual
es la transformación de los aceites mediante un proceso químico que permite la
utilización del biocombustible en un motor diesel sin modificar.
Tipos de biocombustibles
Bioetanol
El etanol puede utilizarse como combustible para automóviles sin
mezclar o mezclado con gasolina en cantidades variables para reducir el
consumo de derivados del petróleo. El combustible resultante se conoce como
gasohol (en algunos países, "alconafta"). Dos mezclas comunes son E10 y
E85, que contienen el etanol al 10% y al 85%, respectivamente.
El etanol también se utiliza cada vez más como añadido para oxigenar la
gasolina estándar, como reemplazo para el metil tert-butil éter (MTBE). Este
último es responsable de una considerable contaminación del suelo y del agua
subterránea. También puede utilizarse como combustible en las celdas de
combustible.
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El etanol que proviene de los campos de cosechas (bioetanol) se perfila
como un recurso energético potencialmente sostenible que puede ofrecer
ventajas medioambientales y económicas a largo plazo en contraposición a los
combustibles fósiles. Se obtiene fácilmente del azúcar o del almidón en
cosechas de maíz y caña de azúcar, por ejemplo. Sin embargo, los actuales
métodos de producción de bio-etanol utilizan una cantidad significativa de
energía en comparación al del combustible producido. Por esta razón, no sería
recomendable sustituir enteramente el consumo actual de combustibles fósiles
por bio-etanol.
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GASES Índice de octanoPeso específico
(Kg/m3)
Poder calorífico
(cal/Kg)
Butano 90 2.38 10.900
G.L.P 102 2.06 10.950
Metano 125 0.725 11.500
Propano 125 1.80 11.000
LÍQUIDOS Índice de octano Peso específico Poder calorífico
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(Kg/m3) (cal/Kg)
Alcohol etílico 100 0.790 6.500
Alcohol metílico 120 0.792 5.050
Gasolina 95IO95 0.720 10.400
Gasolina 98IO98 0.730 10.550
Benzol 100 9.600
Todos estos líquidos tienen la cualidad de ser bastante volátiles, es
decir, su capacidad de evaporarse espontáneamente en el aire es alta; nos
podemos favorecer entonces de su mejor gasificación con el oxígeno para que
la mezcla sea homogénea. No ocurre lo mismo con otros combustibles como el
gasóleo o el keroseno que deben ser finamente divididos utilizando métodos
físicos antes de provocar la combustión. De aquí la necesidad, entre otras
razones, de que la inyección del gasoil se lleve a cabo a la más alta presión
posible (common rail, bomba inyectores).
El costo del refinado del petróleo con las instalaciones tan amortizadas,
frente al de obtención de los G.L.P. (gases licuados del petróleo) o del Metano,
Butano y Propano, hacen que solo resulten rentables los alcoholes en esta
pugna por la sustitución.
El Etanol (alcohol etílico, CH3(OH)) es obtenido de la destilación de una
serie de vegetales como la uva o la caña de azúcar, de los monosacáridos en
general; así, en los países como Brasil, en los cuales es muy abundante, es
rentable su obtención; se puede obtener sintéticamente del Etileno,
hidrocarburo derivado del petróleo, por lo tanto en este caso, sujeto a las
importaciones desde otros países.
El Metanol (alcohol metílico, CH3-CH2(OH)) se puede obtener
fácilmente por síntesis utilizando Carbono e Hidrógeno, pero solo los países
con gran producción de ellos se lo pueden permitir.
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Como ya hemos dicho, el problema que se presenta desde el punto de
vista mecánico y estratégico para transformar los motores actuales en
consumidores de alcohol no resulta fácilmente salvable; otra razón para
pensarlo más detenidamente es la de la falta de poder calorífico frente a las
gasolinas lo que provocaría que a nuestros motores les rebajaran de golpe la
potencia en casi un 50%. Una solución que se puede entrever como la más
alcanzable a medio plazo es mezclar la gasolina con el alcohol (entre un 15% y
un 25%) e ir adaptando los motores a este nuevo combustible.
Su miscibilidad con los hidrocarburos, especialmente los aromáticos, la
hace posible por lo cual no hay grandes inconvenientes que salvar; sólo uno a
tener en cuenta en este sentido, en presencia de agua la mezcla no se
produce.
La obtención del Etanol podría realizarse por destilación de plantas
(biomasa) que se repoblarían en regiones pobres, a las que la llegada de la
globalización ha dejado devastadas. Estos nuevos cultivos podrían transformar
los hábitos de vida en estas extensiones, incidiendo por doble motivo en la
economía del país.
A continuación se muestra cómo varían la potencia y el consumo
específico de un motor de gasolina, en función de la proporción aire/gasolina
que está combustionando en relación a la teóricamente correcta que es 15
volúmenes de aire cada uno de gasolina; a esta relación de 15:1 se le llama
relación estequiometrica.
Relación real
l = --------------------------------
Relación estequiométrica
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Si l > 1 = mezcla pobre Pobre= exceso de aire.
Si l < 1 = mezcla rica Rica= exceso de gasolina.
l = 1 Relación estequiométrica, emisiones de gases perjudiciales controladas,
potencia correcta.
l > 1 Mezcla pobre, aumento de NOx; disminuye potencia, consumo contenido.
l < 1 Mezcla rica, aumento de HC y CO; potencia idónea, consumo alto.
La utilización del alcohol como combustible está sujeta a las siguientes
características:
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1. Las emisiones contaminantes en los motores que funcionan con alcohol,
no llegan a ser en las peores condiciones el 50% de las de gasolina.
2. La potencia perdida por la falta de poder calorífico frente a las gasolinas
se podría solucionar con aumentos de relación de compresión en los
motores ya que su poder antidetonante, es mayor que las gasolinas.
3. Su calor de vaporización (calor que absorbe en su evaporación) es 3
veces mayor que la gasolina, lo que hace bajar drásticamente la
temperatura de la mezcla en el momento de la evaporación,
aumentando en consecuencia la densidad de la misma y el rendimiento
volumétrico.
4. La relación estequiométrica del alcohol es 6,7:1, (frente a 14,7:1 de la
gasolina). Un motor de pequeña cilindrada —que ya no necesita aspirar
gran volumen de aire puede conseguir un rendimiento equivalente al de
uno de gasolina con mayor cilindrada.
5. Un inconveniente a resolver; ese alto calor de vaporización impide los
arranques correctos en invierno.
Biodiesel
El biodiesel es un biocombustible sintético líquido que se obtiene a
partir de lípidos naturales como aceites vegetales o grasas animales, nuevos o
usados, mediante procesos industriales de esterificación y transesterificación, y
que se aplica en la preparación de sustitutos totales o parciales del Petro diésel
o gasóleo obtenido del petróleo.
El biodiesel puede mezclarse con gasóleo procedente del refino de
petróleo en diferentes cantidades. Se utilizan notaciones abreviadas según el
porcentaje por volumen de biodiésel en la mezcla: B100 en caso de utilizar sólo
biodiésel, u otras notaciones como B5, B15, B30 o B50, donde la numeración
indica el porcentaje por volumen de biodiésel en la mezcla.
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El aceite vegetal, cuyas propiedades para la impulsión de motores se
conocen desde la invención del motor diésel gracias a los trabajos de Rudolf
Diesel, ya se destinaba a la combustión en motores de ciclo diésel
convencionales o adaptados. A principios del siglo XXI, en el contexto de
búsqueda de nuevas fuentes de energía y la creciente preocupación por el
calentamiento global del planeta, se impulsó su desarrollo para su utilización en
automóviles como combustible alternativo a los derivados del petróleo.
El biodiésel descompone el caucho natural, por lo que es necesario
sustituir éste por elastómeros sintéticos en caso de utilizar mezclas de
combustible con alto contenido de biodiésel.
El impacto ambiental y las consecuencias sociales de su previsible
producción y comercialización masiva, especialmente en los países en vías de
desarrollo o del Tercer Mundo generan aumento de la deforestación de
bosques nativos, expansión indiscriminada de la frontera agrícola,
desplazamiento de cultivos alimentarios y ganadería, destrucción del
ecosistema y la biodiversidad, desplazamiento de trabajadores rurales.
Se ha propuesto en los últimos tiempos denominarlo agrodiésel ya que
el prefijo «bio-» a menudo es asociado erróneamente con algo ecológico y
respetuoso con el medio ambiente. Sin embargo, algunas marcas de productos
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del petróleo ya denominan agrodiésel al gasóleo agrícola o gasóleo B,
empleado en maquinaria agrícola.
Antecedentes
Protocolo de Kyoto
Limitación por los Estados firmantes de las emisiones de gases de
efecto invernadero.
Efectos de no limitar dichas emisiones y/o reducirlas:
Recalentamiento de nuestro planeta con sus derivadas consecuencias.
Ventajas
El biodiésel es un carburante ecológico que posee grandes ventajas
medioambientales:
Es un combustible que no daña el medioambiente.
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El Biodiésel (Ésteres metílicos de ácidos grasos) no daña el medio
ambiente por ser un combustible de origen vegetal en su estado 100% puro. Su
uso en el referido estado sería completamente inocuo con nuestro medio.
Para poder usarse se debería efectuar unas pequeñas modificaciones
técnicas en los motores diésel, como sería modificar el compuesto de la goma
y/o cauchos de los manguitos y latiguillos del circuito del combustible. Ello es
debido a que el biodiésel 100% tiene la particularidad de disolver la goma.
Desde los años 90, casi todos los fabricantes de vehículos (principalmente
marcas alemanas), ya han sustituido dichos conductos fabricados con
materiales plásticos o derivados, que el Biodiésel 100% puro no los disuelve.
En España, y ante la imposibilidad de controlar si los vehículos que lo
reposten en las EESS están o no preparados para la utilización de Biodiésel
100% puro, se comercializa una mezcla Bionor MX-15 (12% Biodiésel +88%
Gasóleo), y así cualquier vehículo lo puede utilizar sin ningún tipo de problema.
Se produce a partir de materias primas renovables.
El Biodiésel se produce a partir de aceites vegetales, vírgenes y
reciclados. El aceite vegetal virgen se extrae de la semilla cultivada dejando
atrás la harina de semilla que puede usarse como forraje animal. El aceite es
refinado antes de incorporarlo al proceso de producción del biodiesel. Aunque
existen más de trescientos tipos de oleaginosas, las más comunes en la
producción de biodiésel son la colza, la soja, el girasol y la palma.
Los aceites reciclados proceden de la recogida de sectores como la
hostelería, alimentarios, cocinas domésticas, etc.
Con el reciclaje de los aceites usados, evitamos su vertido,
slvarguaradando la contaminación de las aguas subterráneas, fluviales y
marinas, así como la vida que en ellas habita. Y evitamos su uso en la
alimentación animal (piensos).
Con los aceites vegetales, se contribuye de manera significativa al
suministro energético sostenible, lo que permite reducir la dependencia del
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petróleo, incrementando la seguridad y diversidad en los suministros, así como
el desarrollo socioeconómico del área rural (producción de oleaginosas con
fines energéticos), y la conservación de nuestro medio ambiente.
No contiene prácticamente nada de azufre. Evita las emisiones de
(lluvia ácida o efecto invernadero).
El Biodiésel no contiene azufre, agente que se encuentra en el gasóleo
por su poder de lubricación.
En la actualidad los modernos gasóleos bajos en azufre, por su proceso
de desulfuración pierden el poder de lubricación, incrementando el ruido y
desgaste de los motores.
Las compañías petroleras deben por este motivo aditivar el gasóleo con
aditivos químicos y sintéticos para paliar esa anomalía. En Francia se aditiva
todo el gasóleo que se comercializa en EESS con Biodiésel al 2% como aditivo
lubricador.
Mejora la combustión, reduciendo claramente emisiones de
hollín( hasta casi un 55% desapareciendo el humo negro y olor
desagradable).
Dado que la molécula de biodiésel aporta, por unidad de volumen, más
átomos de oxígeno que lo que aporta el mismo volumen de gasóleo
convencional, la presencia de inquemados es menor utilizando biodiesel dado
que hay menos moléculas de carbono elemental (hollín) y menos de monóxido
de carbono (CO).
Produce, durante su combustión menor cantidad de CO2 que el que
las plantas absorben para su crecimiento (ciclo cerrado de CO2).
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El dióxido de carbono CO2 que emite a la atmósfera el Biodiesel durante
la combustión es neutro, ya que es el mismo que captó la planta oleaginosa
utilizada para extraer el aceite durante su etapa de crecimiento. Con lo cual, la
combustión de Biodiesel no contribuye al efecto invernadero, es neutra y ayuda
a cumplir el protocolo de Kyoto.
No contiene ni benceno, ni otras sustancias aromáticas
cancerígenas (Hidrocarburos aromáticos policíclicos).
El Biodiesel, como combustible vegetal no contiene ninguna sustancia
nociva, ni perjudicial para la salud, a diferencia de los hidrocarburos, que tienen
componentes aromáticos y bencenos (cancerígenos). La no-emisión de estas
sustancias contaminantes disminuye el riesgo de enfermedades respiratorias y
alergias.
Es fácilmente biodegradable, y en caso de derrame y/o accidente,
no pone en peligro ni el suelo ni las aguas subterráneas.
El Biodiésel, es biodegradable (aprox. 21 días), su origen vegetal lo hace
compatible con la naturaleza y la ausencia de compuestos químicos y sintéticos
lo hace inocuo con nuestro medio.
No es una mercancía peligrosa (el punto de inflamación se
encuentra por encima de 110º C).
El Biodiesel tiene su punto de inflamación por encima de 110ºC, por eso
no está clasificado como mercancía peligrosa, siendo su almacenamiento y
manipulación segura.
Posee un alto poder lubricante y protege el motor reduciendo su
desgaste así como sus gastos de mantenimiento.
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El Biodiesel por ser su origen los aceites vegetales, tiene un alto poder
de lubricación, alargando la vida de los motores, reduciendo el ruido en los
mismos, así como notablemente abaratando los costes de mantenimiento.
Así mismo como característica del Biodiesel, cabe reseñar el poder
detergente, que mantiene limpios los sistemas de conducción e inyección del
circuito de combustible de los motores.
Es el único combustible no contaminante alternativo a los motores
de gasóleo convencional.
El Biodiesel, es el único combustible renovable alternativo en los
motores diesel.
Por su composición vegetal, es inocuo con el medio, es neutro con el
efecto invernadero, y es totalmente compatible para ser usado en cualquier
motor diésel, sea cual sea su antigüedad y estado.
La mezcla que se comercializa, siguiendo la normativa recién aprobada
en España, cumple con todas y cada una de las especificaciones de Gasóleo
de Automoción (EN-590), mejorando los parámetros deficitarios de dicha
norma.
Desventajas
A bajas temperaturas puede empezar a solidiificar y formar cristales, que
pueden obstruir los conductos del combustible.
Por sus propiedades solventes, puede ablandar y degradar ciertos
materiales, tales como el caucho natural y la espuma de poliuretano. Es
por esto que puede ser necesario cambiar algunas mangueras y retenes
del motor antes de usar biodiesel en él, especialmente con vehículos
antiguos.
Sus costos aún pueden ser más elevados que los del diesel de petróleo.
Esto depende básicamente de la fuente de aceite utilizado en su
elaboración.
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El transporte en la Unión Europea
• Consumo energético del transporte.
Representa el 45% de la demanda total de derivados del petróleo.
Tiene un crecimiento anual del 2%.
El 98% de la energía consumida en el transporte procede de
combustibles fósiles.
• Emisiones contaminantes.
Los medios de locomoción son responsables del 87% de las emisiones
de CO, del 66% del NOx, del 60% de CO2 y del 5% de SO2.
Estrategia europea
Fomento de energías renovables y menos contaminantes que las fósiles:
Biocombustibles.
Fotovoltaica.
Eólica.
Biomasa.
Hidrógeno
Estándares y regulación
Los esteres metílicos de los ácidos grasos ( FAME ), denominados
biodiésel, son productos de origen vegetal o animal, cuya composición y
propiedades están definidas en la norma EN 14214 , con excepción del índice
de yodo , cuyo valor máximo queda establecido en 140.
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El Biodiésel aparece regulado en el Real Decreto 61/2006, de 31 de
enero, por el que se determinan las especificaciones de gasolinas, gasóleos,
fuelóleos y gases licuados del petróleo y se regula el uso de determinados
biocarburantes.
Mezclas combustibles con etanol
Generalmente, cuanto mayor es el contenido de etanol en una mezcla
de gasohol, más baja es su conveniencia para los motores corrientes de
automóvil. El etanol puro reacciona o se disuelve con ciertos materiales de
goma y plásticos y no debe utilizarse en motores sin modificar. Además, el
etanol puro tiene un octanaje mucho más alto (116 AKI, 129 RON) que la
gasolina común (86/87 AKI, 91/92 RON), requiriendo por tanto cambiar el
cociente de compresión o la sincronización de la chispa para obtener el
rendimiento máximo. Cambiar un coche que utilice gasolina pura como
combustible a un coche que utilice etanol puro como combustible, necesita
carburadores y caudales más grandes (un aumento de área de cerca del 30-
40%). El metanol requiere un aumento uniforme más grande de área,
aproximadamente 50% más grande.
Los motores de etanol también necesitan un sistema de arranque en frío
para asegurar la suficiente vaporización con temperaturas por debajo de 15°C
a 11°C para maximizar la combustión, evitar problemas de arranque con el
motor frío y para reducir al mínimo la no combustión de etanol no vaporizado.
Sin embargo, una mezcla de gasolinas con un 10 a un 30% de etanol, no
necesita en general ninguna modificación del motor. La mayoría de coches
modernos pueden funcionar con estas mezclas sin ningún problema.
El gasohol E10, la variante más común, se ha introducido por toda
Dinamarca, y en 1989, Brasil produjo 12 mil millones litros de etanol para
combustible a partir de la caña de azúcar, que fue utilizado para mover 9.2
millones de coches. También suele estar disponible en el medio-Oeste de
Estados Unidos y es el único tipo de gasolina que puede ser vendida en el
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estado de Minnesota. Las mezclas similares incluyen el E5 y el E7. Estas
concentraciones son generalmente seguras para los últimos motores de
automóvil, sin modificar, y algunas regiones y municipios asignan por mandato
los límites en la cantidad de etanol en los combustibles vendidos. Un método
para medir la cantidad de combustibles alternativos en EE.UU. es mediante
“galones equivalentes de gasolina” (GEG), en España se suelen utilizar las
toneladas equivalentes de petróleo(tep). En 2002, EE.UU. utilizaron como
combustible una cantidad de etanol igual a 137 petajulios (PJ), la energía de
1,13 mil millones galones de EE.UU. (ó 4.280.000 m³) de gasolina, lo que
representa menos del 1% del total de combustible usado ese año.
El término E85 se utiliza para la mezcla de un 15% de gasolina (por
volumen) y de un 85% de etanol. Esta mezcla tiene un octanaje de cerca del
105. Lo cual es sensiblemente más bajo que el etanol puro, pero mucho mayor
que el de la gasolina normal. La adición de una pequeña cantidad de gasolina
ayuda a un motor convencional a arrancar al estar el motor (y el combustible)
frío. El E85 no contiene siempre exactamente un 85% de etanol. En invierno,
especialmente en climas más fríos, donde las temperaturas llegan a bajar de
11°C se agrega una mayor proporción de gasolina con el fin de facilitar el
arranque en frío, siendo sustituido el E85 por E70 en Estados Unidos y E75 en
Suecia. Normalmente el E85 ha tenido un costo similar a la gasolina, pero con
las grandes subidas del precio del petróleo de 2005 ha llegado a ser común ver
E85 vendido hasta $ 0.18 menos por litro que la gasolina, haciéndolo altamente
atractivo al pequeño pero creciente número de usuarios con coches capaces
de quemarlo.
Desde que apareció el modelo de 1999, va en aumento el número de
vehículos en el mundo que se fabrican con motores que pueden funcionar con
cualquier gasolina a partir del etanol de la 0% hasta el etanol del 85% sin
modificación. Muchos coches comerciales ligeros (una clase que contiene
monovolúmenes, todoterrenos y furgonetas) se diseñan como vehículos
flexibles para utilizar varias combinaciones de combustible, pues pueden
detectar automáticamente el tipo de combustible y cambiar el comportamiento
del motor, principalmente la sincronización de la ignición y la relación de
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compresión para compensar los diversos octanajes del combustible en los
cilindros del motor.
Etanol e Hidrogeno
El hidrógeno se está analizando como combustible alternativo, creando
la economía del hidrógeno. Dado que el hidrógeno en su estado gaseoso
ocupa un volumen muy grande comparado a otros combustibles, la logística se
convierte en un difícil problema. Una posible solución es utilizar el etanol para
transportar el hidrógeno (en la molécula de etanol), para después liberar el
hidrógeno del carbono asociado en un reformador de hidrógeno y así alimentar
una celda de combustible con el hidrógeno liberado. Alternativamente, algunas
celdas de combustible (Direct Ethanol Fuel Cell DEFC) se pueden alimentar
directamente con etanol o metanol. A fecha de 2005, las células de combustible
pueden procesar el metanol más eficientemente que el etanol.
A principios de 2004, los investigadores de la universidad de Minnesota
anunciaron la invención de un reactor simple de etanol, con el que se
alimentaria, y a través de un apilado de catalizadores, emitiría en la salida
hidrógeno que podría ser utilizado en las celdas de combustible. El dispositivo
utiliza un catalizador del rodio-cerio para la reacción inicial, lo cual ocurre a una
temperatura de cerca de 700 °C. Esta reacción inicial mezcla el etanol, el vapor
de agua, y el oxígeno y produce considerables cantidades de hidrógeno.
Desafortunadamente, también da lugar a la formación de monóxido de
carbono, una sustancia que obstruye la mayoría de las células de combustible
y se debe pasar a través de otro catalizador en el que se convertirá en dióxido
de carbono. (El monóxido de carbono inodoro, descolorido, e insípido también
representa un peligro tóxico significativo si se escapa a través de la celda de
combustible en el extractor, o si escapa en los conductos entre las secciones
catalíticas se escapan.) los últimos productos del dispositivo son gas de
hidrógeno, casi 50%, y nitrógeno, 30%, con el 20% restante que es sobre todo
dióxido de carbono. El nitrógeno y el dióxido de carbono son bastante inertes
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cuando la mezcla se bombea en una célula de combustible apropiada. El
dióxido de carbono se lanza nuevamente dentro de la atmósfera, donde puede
ser reabsorbido por la planta de la que se extrae el etanol cerrando así el ciclo.
No se lanza nada de dióxido de carbono neto, aunque se podría discutir
que mientras está en la atmósfera, actúa como gas invernadero.
Etanol como combustible en diferentes países
Etanol como combustible en Brasil
Brasil tiene etanol como combustible disponible en todo el país.
Mostrada aquí una típica estación de abastecimiento de Petrobras en São
Paulo con los dos combustibles disponibles, alcohol (etanol) marcado con A y
gasolina con la letra G.
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En 2007, Brasil es el segundo mayor productor de etanol como
combustible del mundo. Desde hace más de treinta años Brasil ha desarrollado
una extensa industria doméstica del etanol como combustible a partir de la
producción y la refinación de la caña de azúcar. Brasil produce
aproximadamente 15 millones de m³ de etanol por año. Las fábricas del etanol
en el Brasil mantienen un balance energético positivo (entre 8,3 a 10,2 veces)
al quemar la parte que no produce azúcar de la caña.
Desde 2003, la mayoría de los automóviles nuevos traen incorporada la
tecnología de motor bivalente, popularmente denominados "flex" en Brasil, la
cual permite a los usuarios mezclar cualquier proporción de etanol y gasolina
en el tanque, decisión que depende de los precios de mercado de cada
combustible. Para agosto de 2008 la flota de vehículo de combustible flexible
alcanzó 6 millones de vehículos, incluyendo automóviles y vehículos
comerciales livianos, representando un 23% de la flota de vehículos livianos de
Brasil.
Ubicación de las áreas de mayor valor ambiental con respecto a las
plantaciones de caña de azúcar. El Estado de São Paulo, localizado en la
Región Sudeste, concentra dos tercios de los cultivos de caña de azúcar.
El éxito de los vehículos "flex", en conjunto con el uso obligatorio a nivel
nacional de 25% de alcohol mezclado con gasolina convencional (gasohol E25)
para los vehículos de motor a gasolina, permitieron que el consumo de etanol
superase el consumo de gasolina a partir de febrero de 2008. Este nivel de
consumo de etanol como combustible no había sido alcanzado desde el final
de la década de los ochenta, cuando el Programa Pró-Álcool estaba en su
mayor auge. Al considerar el consumo total de combustible de toda la flota
26
(inlcuyendo los vehículos con motor diesel), el consumo de etanol destilado de
la caña de azúcar en 2006 fue del 18% del consumo total de combustible del
sector vial.
Brasil es considerado como la primera economía que logró un uso
sostenible del etanol y el modelo a seguir por otros países. Comparado con el
etanol producido en Estados Unidos con base en el maíz, la productividad del
insumo energético en Brasil es ocho veces mayor que la estadounidense, y la
productividad por hectárea es casi el doble, mientras en Estados Unidos se
producen entre 3.800 a 4.000 litros de etanol por hectárea plantada de maíz, en
Brasil se producen entre 6.800 a 8.000 litros por hectárea plantada de caña de
azúcar. En 2006 Brasil destinó solo 1% de su área cultivable para producir el
etanol, mientras que Estados Unidos destinó un 3,7% del total de tierras
cultivables. Las áreas donde se cultiva la caña de azúcar se concentran el
estado de São Paulo, a poco más de 2.500 km de la selva amazónica.
Etanol como combustible en Colombia
El programa para etanol como combustible de Colombia comenzó en
2002 año en que el gobierno aprobó una ley que obligaba al enriquecimiento en
oxígeno de la gasolina. Esto se hizo inicialmente para reducir las emisiones de
monóxido de carbono de los coches. Regulaciones más recientes eximieron al
etanol elaborado a partir de biomasa de algunos impuestos que gravan la
gasolina, haciendo así más barato el etanol que la gasolina. Esta tendencia se
vio reforzada cuando los precios del petróleo subieron a principios de 2004 y
con él el interés en combustibles renovables (al menos para los coches). En
Colombia el precio de la gasolina y del etanol es controlado por el gobierno.
Complementariamente a este programa para el etanol existe un programa para
el biodiesel para oxigenar combustible diésel y para producir un combustible
renovable a partir del aceite vegetal.
Al principio todo el interés en la producción del etanol venía de la
industria de azúcar existente, ya que es relativamente fácil añadir un módulo
27
para desarrollar etanol al final de una fábrica de azúcar y las necesidades
energéticas son similares a las que se necesitarían para producir el azúcar. El
gobierno alienta a convertir gradualmente las fuentes de combustible de los
coches a una mezcla del 10 por ciento de etanol y de 90 por ciento de gasolina.
Las plantas del etanol están siendo incentivadas por tratos fiscales. Ha habido
interés en plantas de etanol de yuca (mandioca) y de nuevas plantaciones de la
caña de azúcar, pero aún no se ha conseguido producir carbohidratos a bajo
precio.
La primera planta de etanol (para usarlo como combustible) en Colombia
comenzó a producir en octubre de 2005, con la salida de 300.000 litros al día
en Cauca. Hasta marzo de 2006 cinco plantas, todas en el valle del Río Cauca
(departamentos de Valle, Cauca y Risaralda), están operativas con una
capacidad combinada de 1.050.000 litros por día o de 357 millones de litros por
año. En el Valle del Cauca el azúcar se cosecha durante todo el año y las
destilerías nuevas tienen una disponibilidad muy alta. La inversión total en
estas plantas es $100 millones. Eventualmente, Colombia espera tener una
capacidad de 2.500.000 litros por el día, que es el la cantidad necesaria para
agregar el 10% de etanol a la gasolina. El etanol producido se utiliza
actualmente en las principales ciudades cerca del Valle del Cauca, tal como
Cali y Pereira, como también en la capital, Bogotá. No hay suficiente
producción para el resto del país.
Etanol como combustible en EE.UU.
Estados Unidos es el mayor productor mundial de etanol, con 4,86 mil
millones de galones líquidos producidos en 2006, seguido por Brasil con una
producción de 4,49 mil millones de galones. EE.UU. junto con Brasil destlilan
70% de la producción mundial de etanol, y en 2007 produjeron el 88% del
etanol utilizado como combustible en el mundo. Casi la totalidad del etanol
estadounidense es producido a partir de maíz, que es menos eficiente que el
etanol producido a partir de caña de azúcar. Además, en 2007 un 25% de la
producción nacional de maíz fue desvidada para producir etanol como
28
combustible, lo que ha sido críticado y considerado como uno de los factores
que influyeron en la crisis alimentaria mundial de 2007 a 2008, cambiando
alimentos por combustibles.
Importaciones de etanol combustible
a EE.UU. por país de origen (2002-2007)[23]
(Millones de galones líquidos)
País 2007* 2006 2005 2004 2003
Brasil 188.8 433.7 31.2 90.3 0
Jamaica 75.2 66.8 36.3 36.6 39.3
El Salvador 73.3 38.5 23.7 5.7 6.9
Trinidad y Tobago 42.7 24.8 10.0 0 0
Costa Rica 39.3 35.9 33.4 25.4 14.7
*Nota: Los datos de 2007 corresponden al acumulado hasta noviembre.
Otra crítica del uso del etanol en los Estados Unidos es su
disponibilidad. Apenas 600 gasolineras, de un total de 200.000, tienen
surtidores E85. Para solucionarlo esta deficiencia habría que seguir una
estrategia amplia para la adopción de surtidores, la disponibilidad sería
entonces satisfactoria. Otro aspecto de su disponibilidad es que está
actualmente solamente disponible en el medio oeste (relativamente poco
poblado), donde se refina el etanol. Al 27 de abril de 2006, en EE.UU. hay una
capacidad productiva de 4.485,9 millones de galones (unos 17 millones de m³)
al año y se construye para aumentarla en 2.229,5 millones de galones por año
más (unos 8,4 millones de m³). Estados Unidos importa etanol producido a
partir de caña de azúcar de Brasil y de cuatro países de la Cuenca del Caribe,
Jamaica, El Salvador, Trinidad y Tobago y Costa Rica.
29
En los Estados Unidos la caña de azúcar es cultivada en los estados de
Florida, Louisiana, Hawaii, y Texas, que cuentan con el clima tropical adecuado
para ese cultivo. Las primeras tres plantas destiladoras de etanol producido a
partir de caña de azúcar en los Estados Unidos entrarán en funcionamiento en
Louisiana a mediados de 2009. Plantas productoras de azúcar en Lacassine,
St. James y Bunkie fueron convertidas usando tecnología e inversión
colombiana para destilar etanol a partir de caña de azúcar. Se espera que
estas tres plantas produzcan en forma rentable 378 millones de litros (100
millones de galones) de etanol en un plazo de cinco años.
Etanol como combustible en Europa
El continente europeo ha sido tradicionalmente más proclive a los
coches pequeños y eficientes, todo lo contrario que los EE.UU. donde los
coches son de mayor cilindrada y el consumo de petróleo no ha importado lo
más mínimo hasta hace bien poco. Esta tendencia de los europeos no se ha
visto reflejada sin embargo a la hora del desarrollo de nuevos combustibles
como el etanol, con unas posibilidades interesantes, y más en una región como
Europa: con mucha superficie agrícola (y por lo tanto desechos aprovechables)
y una escasa disponibilidad de petróleo. Esto está cambiando en los últimos
años, ya que las empresas de automóviles europeas comienzan a desarrollar
nuevos modelos optimizados para el mejor aprovechamiento del combustible
vegetal en cuestión. Como ejemplo de esto tenemos el motor BioPower
desarrollado por la empresa sueca de automóviles Saab.
En cuanto a la producción de bioetanol en Europa, en 2006 Francia ocupó el
primer lugar en producción, seguida de Alemania y España.
Etanol como combustible en Venezuela
Solo como aditivo para la gasolina sin plomo (aquella preparada sin la
adición de Tetraetilo de Plomo) llamada comúnmente gasolina verde,
actualmente Venezuela importa el Etanol de Brasil, sin embargo se están
30
construyendo plantas de obtención de Etanol a partir de la caña de azúcar, y el
maíz; para no depender de las importaciones, desde Brasil.
Biocombustibles en motores Otto y diesel.
Casi cualquier sustancia orgánica líquida o gasificable puede ser
utilizada en un motor de explosión interna con la apropiada mecánica. Utilizar
otros combustibles alternativos en nuestros actuales motores sería más sencillo
que la utilización de hidrógeno que se basa en una tecnología totalmente
distinta.
Los motores que llevan nuestros autos son de dos tipos: de ciclo de Otto
y de ciclo Diesel. En el primero normalmente quemamos generalmente
gasolina y en el segundo gas-oil. Pero vamos a ver que pueden ser capaces de
31
quemar otro tipo de combustibles como alcohol en el primero y ésteres grasos
o incluso aceites vegetales en el segundo. Con los precios del barril del
petróleo por las nubes se está mirando con otros ojos este tipo de
biocombustibles, apareciendo muy atractivos a los ojos de gobiernos e
inversores.
Motor Otto
Para el primer caso del ciclo Otto siempre se puede utilizar alcohol etílico
procedente de la fermentación del azúcar. De hecho en un pequeño porcentaje
(15%) puede ser añadido directamente a la gasolina corriente sin necesidad de
modificar el motor. Si se desea utilizarlo a altas concentraciones (hasta el 85%)
hay que introducir modificaciones en el motor, cambiando el sistema de
carburación o regulando el sistema de inyección. En algunos modelos
japoneses de motores un censor detecta qué porcentaje de alcohol y gasolina
hay en la mezcla y ajusta en tiempo real la cantidad a inyectar. De este modo
se puede utilizar cualquier proporción alcohol-gasolina que se desee. Y si no
encontramos un surtidor de un tipo podemos utilizar el otro sin importar lo que
pase en el depósito.
Los primeros prototipos de motores tipo Otto funcionaban con alcohol así
que no es una idea realmente nueva. Naturalmente, la quema de alcohol
produce muchos menos contaminantes que la gasolina. De hecho, en los
EEUU se añade regularmente alcohol de maíz como aditivo a las gasolinas
corrientes para reducir la contaminación producida en su combustión.
Motor Diesel
Fijémonos ahora en el sistema Diesel. Además del biodiesel mencionado
arriba hace ya algún tiempo se viene fabricando biodiesel a partir de aceites
vegetales para ser utilizados en este tipo motores.
Como aceite de partida se puede utilizar cualquier tipo de aceite o grasa, ya
sea usado o sin usar. Es típico utilizar aceites de fritura usados en los
32
McDonalds u otros tipos de restaurantes de comida rápida. Como en esos
sitios siguen un protocolo estricto de uso sobre estas sustancias, el material
resultante suele ser muy homogéneo y por tanto más susceptible de ser
transformado en biodiesel de una manera sencilla.
Hace tiempo este tipo de “materia prima” se podía obtener gratuitamente
porque para estas empresas suponía un gasto deshacerse del producto
legalmente, pero ahora lo venden.
Naturalmente también se puede utilizar aceite obtenido directamente de
ciertas plantas como la soja, el girasol, etc. Si no se destina a consumo
alimentario los requerimientos son menores y el producto sale más barato.
La utilización directa de un aceite vegetal en un motor diesel es posible,
aunque hay que introducir modificaciones en el motor. Uno de los
inconvenientes es que estos aceites se congelan a temperaturas
moderadamente bajas. Aun así hay algunas personas que los utilizan de este
modo.
LAS ALGAS COMO SOLUCIÓN ENERGÉTICA
El verde por el negro. Al ritmo actual, algunos analistas creen que las
reservas de crudo se acabarán en unos cincuenta años. El “biopetróleo”, un
combustible ecológico elaborado a partir de las algas, podría ser una de las
soluciones al incierto futuro energético.
Varias son las empresas, como Aquaflow Bionomic Corporation (Nueva
Zelanda) o Bio Fuel-System (España), que están desarrollando proyectos en el
que las algas son la fuente principal para producir este petróleo ecológico.
33
Los combustibles elaborados a partir de fitoplancton surgen como una
alternativa a biocombustibles como el bioetanol, que han sido señalados
últimamente como uno de los responsables de la crisis mundial de alimentos.
Se ha argumentado, además, que estos carburantes de origen vegetal
no están ayudando a combatir el cambio climático, pues no logran reducir el
CO2.
Para producir bioetanol por ejemplo, se utilizan grandes cantidades de
energía destinada al transporte de estos cultivos, al cuidado de la tierra, etc.
“Y si obtienes esa energía de combustibles fósiles, acabas emitiendo
más CO2 de lo que emitirías simplemente usando gasolina del coche”, explicó
recientemente el premio Nobel en Química Harmut Michel, en una entrevista
concedida al diario español El País.
Solución marina
“La ventaja de nuestro sistema sería obtener un producto energético
equivalente al petróleo fósil pero sin emitir CO2″, explicó a BBC Mundo Bernard
Stroïazzo, presidente de Bio Fuel-System y co-creador del petróleo ecológico.
El “biopetróleo” emite CO2 en la combustión, como cualquier otro
combustible, pero la diferencia está en que “nuestro dispositivo absorbe el CO2
para producir energía. Es decir, recuperamos las emisiones de dióxido de
carbono cuando son emitidas y la reconvertimos en un producto carbónico”,
aclara Stroïazzo.
“Para producir una tonelada de aceite de girasol, que corresponde a
nueve millones de kilocalorías, se tienen que gastar 19 millones de kilocalorías
para el cultivo, el tratamiento (…). Esto evidencia que al final, se emite dos
veces más CO2 que con un petróleo fósil”, asegura el presidente de la
compañía española.
Para hacerse una idea, hacer frente a la demanda de electricidad de un
país como Inglaterra con biocombustibles, exigiría dedicar toda la superficie del
34
país a cultivos energéticos (maíz o caña de azúcar por ejemplo). “Nosotros
recuperamos el 100% de la energía solar mientras que con otros
biocombustibles se recupera una parte ínfima de la planta”
“La superficie de terreno que nosotros necesitamos es mínima, porque la
máquina de producción está construida a lo alto, no a lo ancho”, explica José
Martínez Rovira, director de Marketing de Bio Fuel-System.
“Nosotros hacemos cosechas diarias. Dentro de una plantación terrestre
como la de la soja, las cosechas son una o dos veces al año”, continúa
Martínez Rovira.
“Además, en un cultivo terrestre llega un huracán y puede destrozar la
cosecha. Sin embargo nosotros, si tenemos un problema técnico, podemos
solucionarlo en un solo día o en un par de días”.
Por lo tanto, las cuestiones del espacio y del mantenimiento quedarían
solucionadas y añade Stroïazzo “lo fundamental es que no se trata de un cultivo
alimentario”, por lo que no afectaría a las exigencias alimentarias de la población.
Millones de seres
unicelulares producen el
“biopetróleo”, que puede
reemplazar al petróleo fósil.
“Por todo esto decimos que el “biopetróleo” es 1.400 veces más rentable
que un campo de girasol por ejemplo”, sentencia.
35
Mejores especies
La producción de algas utilizadas para la producción de combustibles no
es algo nuevo. A finales de los años 70, EE.UU. puso en marcha el llamado
“Programa de Especies Acuáticas” debido a la crisis del petróleo.
“Utilizamos las microalgas porque es un sistema de fotosíntesis muy
eficaz. Nosotros recuperamos el 100% de la energía solar, mientras que con
otros biocombustibles se recupera una parte ínfima de la planta”.
Ahora, el principal problema para estas empresas de producción de
“biopetróleo”, es encontrar cuáles son las especies que tienen mayor densidad
de aceite y producen más cantidad de combustible.
“Existen unas 40.000 especies registradas de algas, pero pueden existir
unas 100.000. El problema, es que no es tan fácil cultivar algas, tener acceso al
proceso”, explica el presidente de Bio Fuel-System.
Otra de las grandes dificultades es que las algas contienen una gran
cantidad de agua y esto conlleva dificultades para su mantenimiento, transporte
y manipulación.
Pero lo que está claro es que “en los océanos se encuentra la mayor
biomasa del mundo” y allí se encuentran las algas, un petróleo ecológico que -
según sus defensores- podría ser capaz de sustituir al petróleo fósil.
Biocombustibles de próxima generación
Etanol celulósico ( método biológico )
La biomasa es típicamente molida y tratada en un baño de vapor acido
antes de sumergirla en una enorme tina por varios días. Las enzimas rompen la
celulosa en azucares más simples, como la xilosa, similar al endulzante de la
pasta dentífrica. Esta se fermenta con levadura o bacterias, luego se destila
como etanol de grado combustible. Fermentar la celulosa implica una gran
36
cantidad de agua y varios pasos tardados, este proceso genera un porcentaje
de rendimiento energético del 66 %.
Etanol celulósico (método de gasificación)
La caña de maíz, la basura y hasta neumático viejos son sometidos a
calor de varios miles de grado en una cámara anaeróbica. Sin oxigeno, la
biomasa no se consume. En lugar de ello, la materia prima se descompone en
monóxido de carbono, hidrogeno y bióxido de carbono. Este gas sintético se
limpia, se enfría y se mezcla con catalizadores ( o se da como alimento a
bacterias ) para producir etanol y otros alcoholes. Este método utiliza mucha
menos agua y da un mayor rendimiento, pero requiere ser escalado a niveles
que compitan con la industria de la fermentación de etanol, este proceso
genera un porcentaje de rendimiento energético del 66 %.
Biodiesel de alga
Ciertas cepas de alga, seleccionadas o modificadas genéticamente, se
cultivan en biorreactores cerrados ( tubos o bolsas de plástico llenos de agua )
con CO2 residual de termoeléctricas, por ejemplo como alimento. Las algas se
separan después con fuerza centrifuga y se extrae aceite con un solvente.
Entonces se procesa bajo condiciones de alta presión y temperatura para
convertirlo en biodiesel, las algas producen miles de litros más de aceite por
hectárea que cultivos como soya o la palma, pero cultivarlas y procesarlas a
gran escala representa aun un enorme reto, este proceso genera un porcentaje
de rendimiento energético del 103 %.
Gasolina verde
Los azucares simples son derivados de la celulosa o del azúcar de caña
los cuales reaccionan con catalizadores sólidos para remover el oxigeno
atrapado en sus moléculas y formar hidrocarburos. Al igual que el petróleo
37
empleado en las refinerías tradicionales, los azucares se separan para crear
las moléculas combustibles que conocemos como gasolina, diesel y gas avión,
las versiones verdes de los combustibles de hoy son el santo grial, pero
mientras la celulosa no pueda convertirse en azucares simples con un método
barato, el potencial domestico será limitado, este proceso genera un porcentaje
de rendimiento energético del 100 %.
Biobutanol
Al igual que el etanol, el biobutanol es fermentado por microorganismos
a partir de azucares, los cuales se obtienen de materia orgánica y se mezclan
con agua. Pero para este proceso, los microbios han sido modificados
genéticamente a fin de producir un alcohol cuya cadena de hidrocarburos es
mas larga. Como el butanol no es soluble en agua a altas concentraciones, es
posible almacenar y transportar el combustible final en los oleoductos actuales.
El butanol es el combustible estrella de los alcoholes, pero es tradicionalmente
derivado del petróleo, este proceso genera un porcentaje de rendimiento
energético del 90 %.
Hidrocarburos de diseño
Al cambiar sus genes, los científicos logran que microorganismos tales
como la levadura conviertan azucares simples en diesel, gasolina y turbo Sina.
Como en la producción tradicional de etanol, los microbios fermentan los
azucares (en este caso, de la caña de azúcar ) y los convierte en una lechada,
pero al no ser los combustibles finales solubles en agua, los hidrocarburos se
separan con facilidad mediante centrifugación y sin necesidad de destilarlos.
Los combustibles de diseño están listos para usarse en nuestros motores, pero
a menos que sean fabricados en ciclo cerrado, gastan mucha agua, este
proceso genera un porcentaje de rendimiento energético del 106 %.
Combustible de cuarta generación
Los científicos han modificado algas genéticamente no solo para
convertir el CO2 en aceite, sino para expulsarlo directamente en el agua a su
alrededor. Como el aceite flota, recolectarlo es una labor sencilla, comparado
38
con el secado y la extracción empleados con algas típicas, las cuales
almacenan los aceites dentro de sus paredes celulares. Al igual que los
métodos de segunda generación el aceite puede convertirse en biodiesel. Si
pueden producirse a gran escala, estas algas mutantes bien podrían cambiar
paradigmas. Este proceso genera un porcentaje de rendimiento energético del
103 %.
Desventaja de los biocombustibles actuales
Una de las principales causas de buscarles un remplazo a la gasolina,
además de los elevados precios del petróleo, era disminuir la emisión de gas
efecto invernadero por parte de los combustibles a base de petróleo. El efecto
invernadero no es más que un fenómeno por el cual determinados gases, que
son componentes de la atmósfera planetaria, retienen parte de la energía que
el suelo emite por haber sido calentado por la radiación solar. Afecta a todos
los cuerpos planetarios dotados de atmósfera. El efecto invernadero se está
viendo acentuado en la Tierra por la emisión de ciertos gases, como el dióxido
de carbono y el metano, debida a la actividad económica humana.
Este fenómeno evita que la energía solar recibida constantemente por la
Tierra vuelva inmediatamente al espacio, produciendo a escala planetaria un
efecto similar al observado en un invernadero.
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El año pasado las fábricas estadounidenses consumieron 30 mil millones
de litros de etanol y mil millones de litros de biodiesel. Pero como el 21% de
maíz estadounidense y 13% de su soya se destinaron a la producción de
biocombustibles, los precios de los alimentos se elevaron. Y las importaciones
del petróleo apenas disminuyeron. Estudios realizados revelaron que los
biocombustibles derivados de cultivos alimentarios no evitan el cambio
climático. Una vez que se suma todas las energías usadas para fertilizar,
transportar y procesar los granos, y la basta cantidad de carbono liberado al
convertir tierra para cultívalos se tiene un biocombustible que genera mas
efecto invernadero que la gasolina.
Las Naciones Unidas y el Gobierno de India -el segundo país más
poblado del mundo- asocian ahora a los biocombustibles por su incidencia
sobre la crisis alimentaria, los precios de los cereales y el hambre que acecha a
millones de personas en todo el mundo. La demostración palpable de que el
debate ha calado está en los autobuses madrileños: unos 400 autocares de la
Comunidad de Madrid circulan ya con carburantes que utilizan en su
fabricación cereales o aceites vegetales. Al lado de la flamante pegatina
-"funciona con biodiésel"-, en algunos de esos vehículos podía leerse esta
semana una pintada siniestra: "Asesinos".
Mimados por los subsidios y la legislación en Europa y en Estados
Unidos, los biocarburantes han crecido en los últimos años a la misma
velocidad que ahora pierden lustre y apoyos por todos lados. Han dejado de
ser la quintaesencia de lo políticamente correcto. La ONU los ha puesto en el
disparadero y las críticas arrecian desde el Fondo Monetario Internacional y la
OCDE -foros donde dominan los países ricos- hasta el Banco Mundial y la
FAO, las instituciones multilaterales centradas en el mundo en desarrollo.
"Sin los biocarburantes, la gasolina sería aún un 15% más cara. Pero el
impacto sobre el incremento de los precios de los alimentos va mucho más allá.
Probablemente hay que desandar una parte del camino y reducir los apoyos
que han recibido; la crisis es grave y la escasez de alimentos es un argumento
difícil, muy difícil de combatir", asegura Francisco Blanch, responsable mundial
de materias primas del banco de inversión Merrill Lynch y una autoridad en la
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materia. "El problema es que no hay muchas alternativas: el crecimiento
económico exige energía en grandes dosis. Y ante la pujanza de China e India,
¿de dónde va a venir la energía necesaria si no sale de ahí? ¿Vamos a decirles
a los países en desarrollo que no crezcan?", se pregunta desde Londres.
Los productores de biocombustibles eran hace nada el súmmum de lo
verde: una bendición para el medio ambiente y a su vez una alternativa al
petróleo, cada vez más caro y escaso, y por lo tanto una apuesta de futuro para
apuntalar la seguridad energética internacional. Entre ese halo de bondad -
ahora en entredicho- y las alusiones a las trompetas del Apocalipsis de la ONU
hay un buen puñado de causas, que van desde las oscuras presiones de los
poderosos lobbies petroleros y alimentarios a la alta política, e incluso a la
especulación en los mercados internacionales. Pero ante todo destaca el papel
indiscutible -y a su vez contaminado con grandes dosis de demagogia- del
biofuel en el fenomenal encarecimiento de los alimentos y su incidencia en el
lado más tenebroso de la reciente crisis alimentaria: las hambrunas que afectan
ya a casi 40 países.
Es por ello que la solución pronta no sirvió, y se demostró que encontrar
un reemplazo de los combustibles fósiles no será sencillo ni rápido. El
disparado precio de la gasolina añadió urgencia a los esfuerzos de
investigación en tecnologías prometedoras, desde vehículos eléctricos
mejorados, hasta novedosos métodos de aprovechamiento del hidrogeno.
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