Biocombustibles Líquidos

Introducción

Tras la conferencia mundial sobre el cambio climático en Rio de Xaneiro en 1992 debería de ser este fenómeno un hecho reconocido por todos. Bien es verdad que las consecuencias en encuentros posteriores como la conferencia en Kyoto a finales del 97, no dan motivos para saltar de alegría, pero los gobiernos de los principales países industrializados, a regañadientes USA y Japón, han tomado conciencia y se han comprometido a disminuir o enfriar las emisiones de gases que contribuyan al efecto invernadero en los próximos años.

La principal causa que produce el calentamiento global del planeta, el efecto invernadero, son las emisiones de gases procedentes de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) en forma de dióxido de carbono CO₂ y las emisiones de gas metano CH₄ procedentes en su mayoría de la actividad agrícola y la destrucción de bosques.

Sobre como combatir el efecto invernadero mediante la reducción de emisiones, se ha discutido mucho y desde muchos aspectos.

No sólo Estados Unidos y Japón estaban en desacuerdo sino que también muchos de los llamados Países del Tercer Mundo, se oponían y se oponen a cualquier reducción. Pero no sólo estos; sin ir más lejos otros países comparten la dudosa honra de haber negociado dentro del cupo de emisiones de la Comunidad Europea el aumento de emisiones (España por ej.). Todo ello partiendo de un modelo de desarrollo industrial que se considera irrenunciable para alcanzar un cierto nivel de bienestar.

El autor opina que esta idea es falsa y que por medio de un uso tecnológico adecuado, racional y eficaz partiendo de la base del Desarrollo sostenible, se puede mantener y aumentar ese nivel de bienestar, y tratará de demostrarlo.

La Comisión europea preparó el “Libro Blanco sobre Energías Alternativas”, que presentó poco antes de la cumbre de Kyoto. En él se enumeran una serie de fuentes energéticas llamadas Energías Alternativas que deberán de aportar el 10% del total de energía producida en la Comunidad el año 2010.

Una de estas energías son los llamados BIOCOMBUSTIBLES. Son combustibles obtenidos a partir de material vegetal. En este artículo hablaremos en particular de biocombustibles líquidos destinados a la alimentación de motores de combustión interna. Motores que impulsan nuestros vehículos.

Ciclos

El ciclo del carbono es un ciclo cerrado, del cual forma parte el dióxido de carbono CO₂, resultado de la combustión de la materia orgánica. Esta combustión será biológica (procesos de respiración y fermentación) o no (procesos de combustión y quema). La duración del ciclo es variable y abarca incluso largos periodos geológicos. Como es el caso de los combustibles fósiles, petróleo, carbón y gas, almacenados en periodos de alta actividad de producción de materia orgánica.

Los responsables de la asimilación y transformación del dióxido de carbono en materia orgánica de nuevo, son los organismos capaces de efectuar la Fotosíntesis (fijan CO₂ mediante energía solar). Estos son las algas, es su mayoría marinas, plantas y bacterias en menor medida.

Mediante la actuación humana de quemar en grandes cantidades y en un periodo muy corto de tiempo, combustibles fósiles, a la vez que se han reducido de forma masiva las superficies de bosques y se han contaminado los mares, se ha creado el problema del Efecto Invernadero, pues se produce mucho a la vez y se limita el número de agentes capaces de asimilar.

Bien es cierto que a lo largo de la historia de la Tierra ha habido múltiples cambios climáticos, pero estos no nos afectaban, mientras que éste en concreto sí y de forma palpable y negativa.

Obtención

Los biocombustibles líquidos son aceites y alcoholes obtenidos de plantas. Es posible la obtención de aceites a partir de más de 300 especies vegetales, fundamentalmente extraídos a partir de semillas y frutos. El aceite se obtiene normalmente por compresión y/o extracción y también por pirólisis, aunque estos últimos no resultan adecuados para su utilización en motores de combustión interna. Los aceites utilizados son los procedentes de la colza en mayor medida y en menor aceite de palma, de girasol o de soja.

Los alcoholes utilizados como fuente de energía son el etanol y el metanol. El etanol es un combustible que se utiliza en la actualidad en algunos automóviles de EEUU, CE, Brasil, etc. mezclado con la gasolina (generalmente no se supera el 10%). Otros derivados de este alcohol (ETBE) se usan actualmente como aditivos de la gasolina. El proceso de obtención varía dependiendo de la materia prima pero incluye siempre una fermentación y una destilación posterior hasta obtener una pureza del 99,5%. Las materias primas son en general el azúcar de caña o de remolacha.

Usos

El uso de los alcoholes se limita a su mezcla con gasolinas llegando hasta un máximo del 15 %, sin necesidad de adaptar el motor, puesto que la gasolina es ya de por si un autentico cóctel químico y estos alcoholes ya forman parte de ella, aumentándose sólo su porcentaje. Porcentajes mayores tienen como consecuencia que se precisan cambios tanto en el sistema de aportado del combustible al motor, como en el control de la combustión misma.

En cuanto a los aceites se utilizan en motores de gasoil, gasóleo o diesel. Todos los nombres denominan el mismo tipo de motor, precisándose una adaptación de los sistemas de inyección del combustible, si bien esta es de cuantía menor.

Beneficios y desventajas de los biocombustibles

El análisis de las ventajas y daños lo haremos tanto desde el punto de vista ecológico como social y técnico. Empezaremos con los alcoholes, para luego estudiar con más detalle el caso de los aceites.

El uso de los alcoholes como sustituto de la gasolina para motores se propuso, y se realizó a gran escala, tras la crisis energética de principios de los años setenta, siendo el país que más recursos dedicó a ello Brasil. Pero tras la euforia inicial su uso ha decaído con el paso del tiempo, y ahora se propone como aditivo de la gasolina y no como su sustituto.

Habría que distinguir entre la obtención mediante Caña de Azúcar en zonas tropicales y subtropicales y mediante remolacha en zonas templadas.

Ventajas:

· El CO₂ que se produce en la combustión se retira de la atmósfera por la planta en su crecimiento con lo que disminuye el efecto invernadero.

• Proporciona una fuente de energía renovable y por lo tanto inagotable.
• Revitaliza las economías rurales y genera empleo al favorecer la puesta en marcha de un nuevo sector en el ámbito agrícola. Aumento de la renta agrícola.

Desventajas:

· Gran necesidad de espacios de cultivo dado el bajo rendimiento en combustible, supuesto un contenido de azúcar del 40%, se obtiene de las melazas un 18% de alcohol como máximo. Es decir del total inicial se obtiene un 7 % de combustible.

• Potenciación de monocultivos intensivos, con el consiguiente uso de pesticidas y herbicidas que terminan dañando otras especies y contaminado las aguas.
• Dado que el combustible precisa de una transformación previa compleja, se libera en el proceso CO₂ neto que no es fijado por la planta, menor en el caso de la caña al usarse los restos como material energético, pero grande con la remolacha. No obstante la destilación les obliga a precisar una mayor emisión en dióxido de carbono por litro de combustible obtenido que para el caso de la gasolina o el gasóleo.
• Falta de rentabilidad económica frente a combustibles tradicionales o alternativos.
• Uso en un tipo de motor cuyo rendimiento es bajo (rendimiento del motor de gasolina en un máximo del 33%), con lo cual se produce más dióxido de carbono por kilómetro recorrido.

Por ello no se puede recomendar su uso generalizado. En las zonas templadas no sería rentable, de acuerdo con los conocimientos y desarrollo tecnológico actuales, ni aconsejable el fijar recursos que se podrían emplear mejor en otras tecnologías. En las zonas tropicales se podría usar como complemento de los combustibles fósiles de forma puntual, pero también aquí sería mejor invertir en otras tecnologías de mayor eficacia.

En cuanto a los aceites nos centraremos en el estudio del uso de los aceites de colza, por ser éste el objeto de la mayor parte de los estudios debido a la productividad en aceite de la planta. Los resultados, no obstante se podrán extrapolar a otros aceites vegetales, con el condicionante del menor rendimiento para el caso del girasol o el aceite de palma. Los datos del Balance Ecológico están tomados del informe del UBA http://www.umweltbundesamt.de, oficina alemana del medioambiente, y sobre un cultivo en zona templada con precipitaciones de al menos 680 mm/año, repartidas favorablemente durante el periodo vegetativo, con una producción de 2,8 a 3,1 Tm/Ha de las que se obtienen unos 1100-1300 litros de aceite y de ellos, mediante transesterificación de 1000 a 1200 litros de equivalentes de gasóleo (valores por hectárea).

Ventajas:

· El CO₂ liberado en la combustión se fija por la planta en su crecimiento.

• Buen rendimiento en la obtención de aceite, un 40%.
• La energía de transformación para obtener el combustible es muy baja, en el caso de los aceites, o aceptable en el caso del equivalente de gasóleo (ésteres).
• Uso en un tipo de motor (gasóleo, diesel, gasoil) que tiene un mayor rendimiento, un 40%, con lo cual se emite menos dióxido de carbono por kilómetro recorrido.
• Menor contaminación de las aguas en caso de vertido debido a su degradado total de forma biológica.
• En el caso del aceite una menor emisión en óxidos de azufre frente al gasóleo.
• En el caso de los ésteres, menor emisión en partículas, compuestos aromáticos y monóxidos de carbono frente al gasóleo.

Desventajas:

· Superficie de producción precisa.

• Necesidades de abonado en nitrógeno que conducen, al ser un cultivo intensivo, a su acumulación en las aguas subterráneas.
• Contaminación de aguas subterráneas mediante herbicidas y fitosanitarios.
• En el caso de los aceites, mayores emisiones en compuestos aromáticos, monóxido de carbono y aldehidos.
• En el caso de los ésteres, mayores emisiones en óxidos de nitrógeno, aldehidos y acetonas.

Considerando el citado análisis, se llega a la conclusión que el uso generalizado de éste tipo de biocombustibles, no es recomendable. Su uso puntual sí, en zonas de especial protección como parques naturales acuáticos o zonas de captación de aguas, así como su uso general frente a lubricantes sintéticos, debido a su menor toxicidad en caso de derrame o vertido. Su principal desventaja radica en la enorme necesidad de espacio que sería preciso para cubrir las necesidades de combustible, lo cual llevaría a la destrucción de zonas de refugio de otras especies así como bosques.

A modo de ejemplo, si partimos de la densidad de automóviles en la Comunidad Europea, que varía entre un automóvil de cada cuatro habitantes y un poco más de uno cada dos habitantes, se puede ver lo que significaría en necesidad de cultivo de colza:

· Ejemplo de Alemania, con un coche (carro) cada dos habitantes, con una población de 82 millones resultan 41 millones de coches. Si cada coche consume unos 7 l. cada cien kilómetros y se parte de un kilometraje anual de unos 17.000 Km. resulta que precisamos por año una hectárea por coche. Es decir 41 millones de hectáreas, mientras que la superficie del país es de un poco más de 35 millones de hectáreas.

• Ejemplo de España, con un automóvil cada tres habitantes y una población de unos 40 millones, con lo cual resultan 13, 3 millones de vehículos, es decir 13,3 millones de hectáreas precisas, que en realidad serían muchas más pues el rendimiento con el clima en la península dista mucho de los países de Centroeuropa. Ello supondría que más de un tercio de la superficie total (50,6 millones de Ha.) sería precisa para el cultivo.

Consideraciones finales.

Hemos comprobado que no se puede recomendar el uso generalizado de los biocombustibles presentados como sustitutos de los combustibles tradicionales, pues se obtendrían mayores efectos negativos sobre el clima que la mejora esperada. No obstante su uso puntual puede ser razonable, si se mantienen dentro de unos límites las superficies dedicadas al cultivo.

La principal pega radica en que queremos utilizar el material biológico, para un procedimiento de obtener energía que nos permite un valor útil de uso, de cómo mucho el 40% del total, y en el proceso mismo de obtener la energía, o su efecto en forma de movimiento, otra vez sólo el 40%; con lo cual del inicial valor aprovechamos un 16%, lo que nos lleva a precisar de las enormes superficies de cultivo.

La idea en sí de recurrir al material vegetal, no debemos de desestimarla, pues mediante otro tipo de sistemas, que analizaremos con posterioridad, como la cogeneración o la fermentación de residuos de producción agrícola o ganadera, así como el uso de hidrógeno de origen hidrolítico solar como sustituto de los combustibles, sí que son alternativas fiables, rentables y válidas para reducir la carga climática que produce el Efecto Invernadero.

Y para terminar, recordar que el mejor CO₂ es aquel que no se genera.

¡Así que seamos prudentes a la hora del uso de las fuentes de energía y no despilfarremos!.

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