Nuevas fuentes de energía: los Biocarburantes

A pesar de las mejoras en el campo del diseño de vehículos, gestión del tránsito y comportamiento de los conductores, el crecimiento anual del número de automóviles presentes en las ciudades representa un grave obstáculo para que se pueda parar el aumento en el consumo de productos petrolíferos para el transporte. Eso, juntamente con el consiguiente deterioro de la calidad ambiental en las grandes ciudades, ha hecho renacer el interés por la búsqueda de fuentes de energía alternativa a los combustibles convencionales.

Existe un amplio abanico de alternativas al uso de las gasolinas y del gasóleo: los gases licuados del petróleo, el gas natural comprimido, la electricidad y los combustibles de origen vegetal se encuentran entre las opciones más viables a corto plazo. Estos últimos, llamados también biocarburantes, son uno de los combustibles alternativos que disfrutan de unas ventajas más claras y que a su vez, presentan un potencial de uso más alto: la Comisión Europea prevé que en el año 2005 se pueda cubrir con ellos el 2,5% de la demanda de energía de los vehículos europeos.

Los biocarburantes se obtienen a partir de productos agrícolas y tienen un poder calorífico parecido al de los combustibles fósiles, cosa que permite su utilización en motores sin tener que efectuar modificaciones importantes. Además, no contienen azufre y, por lo tanto, no forman anhídrido sulfuroso, causante de la lluvia ácida, ni incrementan CO2 emitida en la atmósfera.

Nuevas tecnologías en automoción

Los biocarburantes son todos aquellos combustibles líquidos destilados a partir de productos agrícolas. En la actualidad hay dos clases de biocarburantes: los alcoholes y sus derivados, y los aceites obtenidos a partir de los cultivos de semillas oleaginosas, como la colza, la soja y el girasol. Estos últimos pueden ser utilizados mediante un proceso químico para obtener éster metílico o etílico.

Los productos susceptibles de ser utilizados para la obtención del aceite son la soja, el girasol y la colza, principalmente. El aceite se extrae de las semillas de estos cultivos mediante un proceso de separación por métodos mecánicos o químicos, seguida de un proceso de filtraje. Los aceites obtenidos de esta manera presentan propiedades físico-químicas bastante similares, con independencia de la especie agrícola de que se trate.

Cuando estos productos se someten a un proceso químico, se orientan a la obtención de éster metílico Por su parte, el éster etílico presenta el inconveniente de que tiene un proceso de purificación más difícil de realizar ya que se obtiene a través de un proceso de esterificación que transforma el aceite depurado. La reacción se hace entre el aceite y el metanol, y se obtiene glicerina como derivado.

Como resultado del proceso de esterificación del aceite vegetal, se obtiene un éster puro con propiedades como combustible muy parecidas a las del gasoil, que es el equivalente fósil de los aceites vegetales.

Según estos parámetros, el éster metílico presenta ciertas ventajas de uso en relación con el aceite de colza, principalmente en aspectos como la viscosidad y la autoinflamabilidad. Por una parte, el número de cetanos de aceite resulta demasiado bajo para las necesidades de un motor de alto rendimiento, que requiere combustibles con buenas propiedades de ignición, pero, de otra, la elevada viscosidad del aceite hace difícil su utilización en motores diesel.

También hay que destacar el buen comportamiento del éster metílico en lo que a seguridad se refiere, puesto que su punto de inflamación es mucho más alto que el del gasoil. Además, es biodegradable y no produce mezclas inflamables con el aire, como es el caso de otros carburantes como el metano o el gas natural.

Respecto al bioetanol, se obtiene a partir del cultivo del azúcar. Se distinguen dos tipos: el alcohol etílico, etanol, y su derivado químico, el éter terciario butílico etílico, ETBE. El etanol se obtiene por un proceso de fermentación de primeras materias ricas en azúcar o almidón mientras que el éter derivado del etanol, ETBE, se obtiene por reacción del isobutano con etanol.

El equivalente fósil del etanol es la gasolina y del ETBE, el éter metílico, MTBE. De sus propiedades, cabe destacar el menor poder calorífico en relación con la gasolina, hecho que normalmente significa una pérdida de potencia pero que se ve compensada por un aumento del rendimiento del motor, puesto que la presencia de oxígeno en los compuestos mejora la calidad de la combustión.

El uso de biocarburantes en motores de combustión se encuentra directamente relacionado con el hecho que hayan sido obtenidos a partir de aceites vegetales o de cultivos de azúcar. En general, se presentan como una alternativa interesante en motores diesel o en motores de ciclo Otto, según se usen en estado puro o mezclados con gasoil o gasolina, respectivamente. También se pueden usar para alimentar instalaciones de calefacción que funcionan con gasoil doméstico.

En los motores de ciclo Otto, se usan los bioetanoles, tanto el alcohol etílico como el ETBE, al 100% o mezclado con gasolina. Teniendo en cuenta sus características y prestaciones en motores, el ETBE es el bioetanol más utilizado.

Para usar etanol puro como combustible sustituto de la gasolina, se deben efectuar importantes modificaciones en el motor. Las principales características que deben reunir respecto a los motores convencionales son:

Relación de compresión más alta.
Calibrase diferente del carburador.
Materiales resistentes a las propiedades corrosivas y disolventes de los alcoholes.
Sistema de bujías capaz de soportar temperaturas y presiones elevadas en el interior de la cámara de combustión.
Dispositivo para facilitar el funcionamiento en frío ya que el etanol puro no permite la puesta en marcha del motor a temperaturas inferiores a 100ºC.

Cuando se utiliza mezclado con gasolina, el etanol se incorpora en pequeñas cantidades. Desde un punto de vista técnico, un motor de ciclo Otto diseñado para funcionar con gasolina, puede funcionar igualmente con una mezcla de etanol y gasolina siempre que el contenido de etanol no supere el 20-25%. Para estos porcentajes, no hace falta efectuar modificaciones sustanciales en los motores.

Igualmente, se debe tener en cuenta que el uso de etanol como aditivo aumenta el número de octanos de la gasolina, aunque reduce la potencia del motor. Por otra parte, dificulta la puesta en marcha del motor a bajas temperaturas y, en general, se aumenta el consumo en relación con el uso de la gasolina.

Torres de destilación en la producción de biocombustibles. Escombreras.

Los biocarburantes derivados de aceites vegetales presentan unas características y unas propiedades que, en general, los hacen especialmente aptos para ser usados en motores diesel. En los últimos años, el biocarburante más utilizado ha sido el éster metílico, cuyo uso ha dado resultados muy positivos.

Redacción Ambientum