CIENCIAS

¿Qué son los biocombustibles líquidos?

Se distinguen tres tipos de biocombustibles líquidos también denominados “biocarburantes”. Se trata del:

1. Bioetanol (empleado en la producción de ETBE como aditivo de las gasolinas)
2. Biodiésel
3. Aceite pirolítico

Bioetanol

El bioetanol se puede utilizar como combustible de vehículos desde un 10% (E10) como máximo permitido por la legislación vigente al respecto, sin necesidad de hacer ningún tipo de modificación al vehículo, hasta el 85% (E85), (aunque es necesario a partir del 15% realizar modificaciones importantes). Se emplea en los denominados “vehículos flexifuel” (FFV), fabricados por algunas compañías de automóviles y adaptados para utilizar tanto gasolina como bioetanol.

Actualmente, la producción de bioetanol es fundamental para la obtención del compuesto denominado ETBE (etil-ter-butil-éter), un aditivo de las gasolinas (hasta un máximo del 15% según se establece en la Directiva 2003/17/CE), que se genera si el bioetanol producido con materias primas biomásicas, en presencia de un catalizador ácido, se somete a una destilación catalítica con un compuesto denominado “isobuteno”, con cuya reacción se desprende calor.

La utilización directa del bioetanol presenta una serie de problemas, como la necesidad de tener materiales resistentes a la corrosión, instalar en los vehículos un dispositivo para facilitar el arranque en frío, la aparición de agua en los motores (ya que el bioetanol es un compuesto que tiene mucha afinidad por el agua, por lo que en los depósitos de los vehículos habría una separación de fases muy marcada y generaría importantes problemas), unido a que el bioetanol requiere importantes cuidados en el transporte, manipulación y almacenamiento, lo que hace que sea un combustible de difícil utilización de manera directa.

Por todo ello, en la actualidad se prefiere el empleo de ETBE con gasolina, ya que es miscible con la gasolina en todas las condiciones, posee menos volatilidad, muy baja solubilidad en agua, menor poder corrosivo que los alcoholes, mejor eficiencia térmica, mayor poder calorífico y relación estequiométrica más próxima a las de la gasolina, mejora el índice de octanos... En España se está usando en mezclas de hasta un 15% del volumen de gasolina (ETBE15).

La fabricación de ETBE se lleva a cabo en los mismos lugares donde se está obteniendo actualmente MTBE (metil-ter-butil-éter), que se emplea como mejorante de las gasolinas y se obtiene a partir del petróleo.

La adición de ETBE a la gasolina puede ser en la propia refinería. Los camiones cisternas pueden transportar la mezcla ya realizada, o realizar una mezcla directa (blending directo) en la propia terminal de bioetanol y de gasolina, a la cual llega la gasolina de refinerías y bioetanol de plantas de producción, para luego desde aquí, y gracias a camiones cisternas, suministrar el producto a las estaciones de servicio. Este último sistema presenta ventajas frente al anterior, como producir menores cantidades de CO2, generar mayor octanaje y eficiencia en los motores, reducir las emisiones de partículas a la atmósfera, reducir la formación de ozono, el contenido de azufre y las emisiones de formaldehídos.

Se puede aplicar también como aditivo de gasóleo, formando el compuesto denominado “e-diesel”, que posee hasta un 15 % de bioetanol, por lo que se amplía notablemente el mercado de este producto. Si se compara el e-diesel con el diesel normal, se puede decir que reduce las emisiones de partículas y de otros gases contaminantes, mejorando a la vez el arranque en frío.

Biodiésel

Partiendo de especies oleaginosas, por compresión física o extracción química, se produce una sustancia líquida denominada “aceite bruto”, que, si es sometido a procesos de limpieza de impurezas y se corrige su pH, se obtiene el denominado “aceite refinado”, que presenta una viscosidad incluso superior a la del gasóleo tradicional, por lo que es necesario someterlo a un proceso conocido con el nombre de transesterificación (ya comentado), de donde se obtiene ya el denominado “biodiésel”. También se puede partir de aceites vegetales usados, que son la materia prima más barata para la producción de biodiésel, los cuales deben ser, asimismo, transesterificados para poder ser empleados como combustibles.

El uso de los aceites vegetales en motores con precámara o con inyección directa puede variar. En el segundo caso, se puede provocar la parada del motor cuando se tiene un tiempo funcionando con aceites vegetales, por lo que sería recomendable su mezcla en orden del 5-10 % con gasóleo convencional.

La utilización del aceite vegetal, únicamente, no es posible, ya que, en función de la procedencia del mismo, puede ocurrir que algunos aceites pasen a estado sólido a temperaturas de entre 10 y 15 ºC, otros que se encuentren en estado líquido hasta casi los 0 ºC... Por ello, no resulta ser un biocombustible adecuado para su empleo de manera directa en los vehículos diesel, por los problemas que generaría la pulverización de este combustible y el consiguiente deterioro del motor del vehículo.

Con la transesterificación, el aceite vegetal que pasa a ser éster metílico adquiere unas propiedades similares a las del gasóleo, aunque presenta algún inconveniente si se compara con ese; por tanto, se puede adicionar biodiésel al gasóleo para que cualquier vehículo pueda llenar su depósito sin problema alguno.

Los ésteres metílicos, al poseer unas características similares al gasóleo de automoción, se pueden emplear como sustitutos de estos, aplicados a los vehículos diesel de manera directa o en proporciones variables. También se pueden emplear los aceites vegetales en mezclas con alcohol.

Su utilización en los motores presenta las ventajas e inconvenientes siguientes:

1. Ventajas:
   1. El biodiésel mejora la lubricidad de los carburantes aumentando la vida útil de los motores.
   2. Las cantidades de emisiones contaminantes que se generan es muy inferior a las obtenidas con gasóleo procedente del petróleo (no tiene emisiones significativas de dióxido de azufre, principalmente causante de la lluvia ácida y las emisiones de dióxido de carbono son hasta un 30% menor que las producidas con gasóleo).
   3. Los riesgos producidos durante la manipulación y transporte se reducen ostensiblemente al ser un producto de origen natural.
   4. La instalación de industrias productoras de biodiésel posibilita la creación de puestos de trabajo en el medio rural.
2. Inconvenientes:
   1. Los ésteres metílicos poseen niveles de viscosidad superiores a los del gasóleo, pudiendo provocar algún tipo de problema en los arranques en frío, por lo que es uno de los motivos por los que se recomienda su mezcla con gasóleo tradicional.
   2. Al tener el biodiésel un poder calorífico inferior al del gasóleo tradicional, se necesita un consumo mayor para obtener la misma energía.
   3. El uso de biodiésel de manera única puede provocar el deterioro de elementos plásticos, metálicos, etc.
   4. Debido a un menor poder calorífico que el gasóleo tradicional, la distribución de este biocombustible posee unos rendimientos menores, ya que es necesaria una logística mayor para transportar la misma energía.
   5. El biodiésel es un producto de origen natural, por lo que puede perder características básicas en contacto con el aire o con el agua, que le inhabiliten a ser empleado como combustible, por lo que el almacenamiento debe ser lo más corto posible.

Aceite pirolítico

La pirólisis es un proceso termoquímico de obtención de biocombustibles, una de las fracciones resultantes de dicho proceso tenía la naturaleza líquida y era conocida con el nombre de “aceite pirolítico”, que puede ser empleado como combustible o materia prima necesaria para la fabricación de productos químicos.

Para facilitar la obtención de aceite pirolítico durante el proceso de pirólisis, las condiciones que deben mantenerse durante el proceso son las siguientes:

1. Se debe emplear una materia prima que tenga poco contenido en humedad y el tamaño medio de partícula debe ser pequeño.
2. La biomasa debe calentarse muy rápidamente.
3. Hay que extremar la precaución cuando se lleve a cabo el proceso, ya que la pirólisis se debe efectuar a 500 ºC, con vapor en un muy corto tiempo de actuación (dos segundos e incluso menos).
4. Los vapores obtenidos deben ser enfriados rápidamente para condensar el aceite de pirólisis.

El resultante obtenido con este proceso tiene elevada viscosidad, color muy oscuro, bajo pH, elevada densidad (1.200 kg/m3), es menos estable que los combustibles fósiles pero permite sustituirlos fácilmente, con un poder calorífico (17 MJ/kg) que suele estar aproximadamente entorno al 40% o 60% del que poseen los combustibles tradicionales, en función de si se considera en peso o en volumen. Se aconseja evitar el contacto con aire y la exposición a la luz.