Biodiésel y Bioetanol

¿Qué es el Biodiésel?

El biodiésel es un biocarburante líquido producido a partir de los aceites vegetales y grasas animales, siendo la colza, el girasol y la soja las materias primas más utilizadas en la actualidad para este fin. Las propiedades del biodiésel son prácticamente las mismas que las del gasóleo (gasoil) de automoción en cuanto a densidad y número de cetano. Además, presenta un punto de inflamación superior. Por todo ello, el biodiésel puede mezclarse con el gasoleo para su uso en motores e incluso sustituirlo totalmente si se adaptan éstos convenientemente.

La definición de biodiésel propuesta por las especificaciones ASTM(American Society for Testing and Material Standard, asociación internacional de normativa de calidad) lo describe como ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena larga derivados de lípidos renovables tales como aceites vegetales o grasas de animales, y que se emplean en motores de ignición de compresión. Sin embargo, los ésteres más utilizados, como veremos más adelante, son los de metanol y etanol (obtenidos a partir de la transesterificación de cualquier tipo de aceites vegetales o grasas animales o de la esterificación de los ácidos grasos) debido a su bajo coste y sus ventajas químicas y físicas.

A diferencia de otros combustibles, los biocarburantes o biocombustiblespresentan la particularidad de utilizar productos vegetales como materia prima. Esto es la causa de que sea preciso tener en cuenta las características de los mercados agrícolas, junto a la complejidad que ya de por sí presentan los mercados energéticos. En este sentido, hay que destacar que el desarrollo de la industria de los biocombustibles no depende principalmente de la disponibilidad local de materia prima, sino de la existencia de una demanda suficiente. Al asegurar la existencia de una demanda de biocombustibles, el desarrollo de su mercado puede aprovecharse para potenciar otras políticas como la agrícola, favoreciendo la creación de empleo en el sector primario, la fijación de población en el ámbito rural, el desarrollo industrial y de actividades agrícolas, y reduciendo a la vez los efectos de la desertización gracias a la plantación de cultivos energéticos.

En cuanto a la utilización del biodiésel como combustible de automoción, ha de señalarse que las características de los ésteres son más parecidas a las del gasoil que las del aceite vegetal sin modificar. La viscosidad del éster es dos veces superior a la del gasoil frente a diez veces ó más de la del aceite crudo; además el índice de cetano de los ésteres es superior, siendo los valores adecuados para su uso como
combustible. ASTM ha especificado distintas pruebas que se deben realizar a los combustibles para asegurar su correcto funcionamiento.

¿Cómo funciona el biodiésel?

El biodiésel funciona de la misma forma que el combustible diésel derivado del petróleo. La mezcla corriente de biodiésel no requiere de modificaciones en los motores diésel, pero para que el motor funcione con 100% de biodiésel requiere de unas pequeñas modificaciones. Cuando el Dr. Rudolf Diésel creó su motor, lo diseñó para funcionar con varios tipos de combustibles incluyendo aquellos desarrollados con aceites vegetales. El motor diésel fue presentado en ese momento en la Exhibición Mundial de 1900 en París funcionando exclusivamente con aceite de maní.

¿Cómo se produce el biodiésel?
El biodiésel se produce alterando químicamente un aceite orgánico (comunmente un aceite vegetal) mediante un proceso que se denomina “transesterificación”. Esencialmente, el proceso aliviana el aceite para que pueda funcionar en un motor diésel sin modificaciones. El combustible se produce generalmente en forma industrial a través de un proceso de refinado, el cuál mezcla la grasa animal o el aceite vegetal con alcohol y un catalizador para producir el biodiésel y un subproducto denominado glicerina.

¿Cuáles son las ventajas ambientales del biodiésel?
Las emisiones del biodiésel tienen aproximadamente de un 45% a un 90% menos toxicidad que el diésel derivado del petróleo. Es biodegradable y su manejo y almacenamiento más seguros que el combustible que proviene del petróleo. Aunque es ideal el 100% de biodiésel (B100), la mayoría del biodiésel se mezcla hoy con el gasóleo para satisfacer razones de desempeño, costos y compatibilidad del equipamiento. La mezcla más común es B20, una combinación de 20% de biodiésel y 80% del tradicional.

Cuando se utiliza aceite usado para la producción de biodiésel, la grasa animal o el aceite vegetal que de otra forma serían descargados por un vertedero, pueden usarse para abastecer de combustible a los vehículos – reduciendo de esta manera los desechos. El biodiésel que deriva de los aceites usados de cocina pueden considerarse los combustibles líquidos más benignos para el medio ambiente debido a que el ingrediente principal es un producto de desecho. Sin embargo, como el aceite vegetal de desecho tiene más contaminantes no derivados del aceite que el aceite virgen, suele tener olor desagradable para algunos. Otros argumentarán que esto es insignificante comparado con el hecho de estar expuestos al escape de las partículas del gasóleo tradicional. La mayoría del biodiésel que se produce hoy en día, sin embargo, es “virgen” producido en base a soja o colza – lo cuál hace que no tenga este fenómeno de “olor a cocina”.

El biodiésel también tiene un ciclo cerrado de carbón, esto significa que el COÂČ liberado a la atmósfera cuando se quema el biodiésel se recicla con el crecimiento de las mismas plantas que serán utilizadas posteriormente para producir nuevamente el combustible.

¿Cuáles son las otras ventajas del biodiésel?
Un combustible óptimo para los motores diésel, el biodiésel entrega similar desempeño y su mayor lubricidad ayuda a aumentar la vida útil del motor, incluso utilizándolo como un aditivo. Utilizar biodiésel deja los egresos monetarios causados por la importación de combustibles en los países que los producen en vez de entregárselos a otros países. Puede ser producido en forma casi doméstica utilizando recursos renovables, reduciendo la dependencia de aceites importados e incrementando la rentabilidad del agro mientras crea empleo.

¿Existe alguna desventaja en utilizar el biodiésel?
El biodiésel no está realmente disponible para muchas naciones, y el costo es de aproximádamente 20 centavos de dolar más por galón que el diésel del petróleo. Sin embargo, el precio va a ir disminuyendo en la medida en que más productores se vayan poniendo en línea. Entre el 2000 y el 2004, el consumo de biodiésel saltó de 500000 galones a 25 millones de galones.

Hay una emisión que crece con el uso del biodiésel: la de óxidos de nitrógeno (NOx), lo que contribuye al smog. El pequeño incremento (hasta el 15% con biodiésel puro) de NOx es grandemente justificado con la reducción en todas las otras emisiones y con la mayor reducción del conocido efecto invernadero.

Los vehículos más antiguos (modelos anteriores a la mitad de los 90), debido a que el biodiésel puede corroer ciertos tipos de gomas, pueden requerir algunas modificaciones en las mangueras de combustible (generalmente baratas y fáciles de realizar). También, debido al poder de limpieza del biodiésel que puede aflojar ciertos depósitos provocados en el motor por el diésel, los filtros de combustible pueden ser bloqueados y necesitar ser reemplazados.

El biodiésel contiene también levemente menos capacidad de energía por volumen que el diésel de petróleo, así que la economía del combustible tiende a caer el 7% por cada 10% de mezcla con biodiésel.

¿Puedo fabricar mi propio biodiésel?
El biodiésel se puede producir en casa. La típica cantidad que puede realizarse en forma doméstica está entre los 20 y los 100 galones y puede tomar una semana hacerlos (algunos pasos requieren de noches asentándose). Hay muchos mecanismos de seguridad que se deben seguir al hacer biodiésel y se debe utilizar un equipo especial.

¿Qué es el Bioetanol?

El alcohol etílico o etanol es un producto químico obtenido a partir de lafermentación de los azucares que se encuentran en los productos vegetales, tales como cereales, remolacha, caña de azúcar o biomasa. Estos azúcares están combinados en forma de sacarosa, almidón, hemicelulosa y celulosa. Las plantas crecen gracias al proceso de fotosíntesis, en el que la luz del sol, el dióxido de carbono de la atmósfera, el agua y los nutrientes de la tierra forman moléculas orgánicas complejas como el azúcar, los hidratos de carbono y la celulosa, que se concentra en la parte fibrosa la planta.

Actualmente, el bioetanol es el biocombustible con mayor producción mundial. Para su fabricación se pueden utilizar una gran cantidad de materias primas.

Brasil produce bioetanol principalmente de la caña de azúcar, EE.UU. lo hace mayormente del almidón del maíz, por resaltar a los dos mayores productores a nivel mundial, pero también se utiliza remolacha, cereal oresiduos forestales.

También se está estudiando la posibilidad de cultivar árboles, con alto contenido de celulosa, con el único fin de producir etanol, como pueden ser el chopo o el sauce.

Igualmente el cultivo específico de algunas plantas con el fin de producir combustible podría ser una alternativa a las tierras sin cultivo.

Otra alternativa a las cosechas dedicadas a fines energéticos, es el uso deresiduos de procesos agrícolas, forestales o industriales, con alto contenido en biomasa. Estos residuos pueden ir desde la paja de cereal a las “limpias” forestales, pasando por los Residuos Sólidos Urbanos(RSU) o las cáscaras de cereal o de arroz.

Los residuos tienen la ventaja de su bajo coste, ya que son la parte no necesaria de otros productos o procesos, salvo cuando son utilizados en la alimentación del ganado. Los RSU tienen un alto contenido en materia orgánica, como papel o madera, que los hace una potencial fuente de materia prima, aunque debido a su diversa procedencia pueden contener otros materiales cuyo preproceso de separación incremente mucho el precio de la obtención del bioalcohol.

La utilización del etanol como combustible ha pasado por varias etapas a través de los años. En los origenes de la industria automovilística fue elprincipal combustible: los motores de ciclo Otto se diseñaron en principio para utilizarlo, pero posteriormente con el desarrollo de la industria basada en el petróleo los
fabricantes de motores se decantaron por esta segunda opción. Cuando se temió por la estabilidad de estos mercados en los años 20 y el posterior embargo petrolífero del año 1973 se volvió a invertir en el desarrollo debioetanol. El primer país que asumió este reto fue Brasil que a partir de ese año comenzó a mezclar etanol y gasolina en la proporción de 22:78. En 1979 Brasil produjo los primeros automóviles que podían funcionar conalcohol hidratado (95% de etanol y 5% de agua), más tarde, en 1980 la mayor parte de los coches fabricados estaban diseñados para funcionar exclusivamente con etanol.

Hasta los años 80 la principal motivación para la producción de etanol fue su uso como combustible alternativo para la automoción, y así disminuir la dependencia de las importaciones de crudo y minimizar el impacto que las fluctuaciones del mercado ocasionan en los precios. A partir de mediados de los 80, a esta motivación se ha unido las políticas de mejoras medioambientales, principalmente en lo relativo a emisiones gaseosas. El creciente interés que han generado en los últimos años los problemas derivados del cambio climático, producido por las emisiones de gases de“efecto invernadero”, ha hecho que se busquen combustibles másrespetuosos con el medio ambiente. Al igual que en el caso del biodiésel, la combustión del bioetanol produce el mismo CO2 que absorbió la planta durante su crecimiento, si se exceptúa el emitido debido a la actividad energética necesaria en el proceso de su producción, por lo que algunos autores dicen que el balance es cero, en cuanto a las emisiones de CO2.

El etanol se usa en mezclas con la gasolina en concentraciones del 5 o el 10%, E5 y E10 respectivamente, que no requieren modificaciones en los motores actuales. Un obstáculo importante es la legislación europea sobre la volatilidad de las gasolinas que fija la proporción de etanol en mezclas E5. Concentraciones más elevadas, autorizadas en Suecia y Estados Unidos, permitirían disponer de un vehículo flexible, con un depósito, motor y sistema de combustible único capaz de funcionar con gasolina y etanol,solos o mezclados en cualquier proporción [Cabrera, J. A., 2006]. La otra alternativa para su uso es en forma de aditivo de la gasolina comoetil-tercbutil éter (ETBE).

Fuente: BiodiSol