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BIOCOMBUSTIBLES UNA 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 Bioetan ol ________________________________ ________________ ________________________________ ________________________________ __________________ __ 8 Biodiesel __________________________________________________________________ 14 Ventajas _________________________________________________________________ 16 Desventaja ________________________________ _______________ ________________________________ ______________________________ _______________ 20 Mezclas decombustibles decombusti bles 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 p ara motores Otto O tto y Diesel ____________ ______________________ ___________________ ______________ _____ 31 Motor Otto _______________________________________________________________ 31 Mottor Diesel _____________________________________________________________ 32 Las Algas Algas como solucion energetica ________________________________ _________________ _________________________ __________ 33 Solucion Solucio n maritima _________________________________ _________________ _________________________________ _______________________ ______ 33 Mejores especies _________________________________________________________ 35 Biocombustibles de proxima Generacion _______________________________________ 36 Etanol celulosico (metodo biologico) ___________ ____________________ ___________________ ____________________ ____________ 36 Etanol celulosico (metodo de gasificacion) __________________ ____________________________ __________________ ________ 36 Biodiesel Biodie sel 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 de otras áreas que 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 un combustibles alternos a la gasolina.
curso básico de Biocombustibles Biocombustibles o
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). 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 7
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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Peso específico
Poder calorífico
(Kg/m3)
(cal/Kg)
GASES
Índice de octano
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
Peso específico
Poder calorífico
(Kg/m3)
(cal/Kg)
LÍQUIDOS
Índice de octano
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).
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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. 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 puede entrever como 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
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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
Si l > 1 = mezcla pobre Si l < 1 = mezcla rica
Pobre= exceso de aire. 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.
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La utilización del alcohol como combustible está sujeta a las siguientes características: 1. Las emisiones contaminantes contaminantes en los motores que funcionan funcionan con alcohol, 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 calorífico frente a las gasolinas 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 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
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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 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 B5,, B15, B15, B30 o B50, 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 del petróleo ya denominan agrodiésel al gasóleo agrícola o gasóleo B , empleado en maquinaria agrícola.
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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.
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.
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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 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). 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 17
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).
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.
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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.
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 19
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. 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.
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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. 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 3021
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 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). 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° 11°C se agrega una mayor proporción de gasolina con el fin de facilitar el 22
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 l itro 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 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
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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. °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 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.
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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.
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.
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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 (inlcuyendo los vehículos con motor diesel), 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 lit ros 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
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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 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.
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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 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 a EE.UU. por país (Millones de galones líquidos) País
etanol de origen
combustible (2002-2007)[23] (2002-2007)
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.
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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. 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 29
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 construyendo plantas de obtención de Etanol a partir de la caña de azúcar, y el maíz; para no depender de las importaciones, desde Brasil.
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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 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
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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 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.
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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. 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 ener gía gía
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
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carbono cuando son emitidas y la reconvertimos en un producto carbónico”,
aclara Stroïazzo. “Para producir una tonelada de aceite de gir asol, asol,
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 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. llega un huracán y puede destrozar la cosecha. Sin embargo nosotros, si tenemos un problema técnico, podemos “Además, en un cultivo terrestre
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 Stro ïazzo “lo fundamental es que no se trata de un cultivo alimentario”, por lo que no afectaría a las exigencias alimentarias de la
población.
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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.
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. 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. “Existen unas 40.000 especies
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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 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 %.
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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 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 %.
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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 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 más que un fenómeno por el cual cual determinados gases, 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
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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. 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 cultívalos se tiene un biocombustible biocombustible que 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 -
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"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 m ucho 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 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 r eciente crisis alimentaria: las hambrunas que afectan ya a casi 40 países.
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Es por ello que la solución pronta no sirvió, y se demostró que encontrar un reemplazo reemplazo de los combustibles combustibles fósiles no será sencillo 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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