Biodiesel

Los biodiesel son metilesteres de los aceites vegetales obtenidos por reacción de los mismos con metanol, mediante  reacción de transesterificación, que produce glicerina como producto secundario. Los metilesteres de los aceites vegetales poseen muchas características físicas y físico-químicas muy parecidas al gasóleo con el que pueden mezclarse en cualquier proporción y utilizarse en los vehículos diesel convencionales sin necesidad de introducir modificaciones en el diseño básico del motor. Sin embargo, cuando se emplean mezclas de biodiesel en proporciones superiores al 5% es preciso reemplazar los conductos de goma del circuito del combustible por otros de materiales como el vitón, debido a que el biodiesel ataca a los primeros. A diferencia del etanol, las mezclas con biodiesel no modifican muy significativamente gran parte de las propiedades físicas y fisicoquímicas del gasóleo, tales como su poder calorífico o el índice de cetano.

Las perspectivas inmediatas para el uso de biodiesel en Centro América son bastante más reducidas, cuanto comparadas con el etanol. Así, los aspectos tecnológicos relacionados al biodiesel serán tratados someramente.

Como se menciona anteriormente para los motores Diesel, los biocombustibles a considerar y ya empleados en algunos países son los aceites vegetales transesterificados. Un aceite vegetal puro presenta elevada viscosidad, pero mediante la reacción de transesterificación, una mezcla de aceite vegetal y 10% de alcohol, en medio alcalino, se convierte en una mezcla de ester de ácidos grasos y 10% de glicerina. Luego de la separación de la glicerina y de restos de agentes contaminantes, se obtiene el ester técnicamente puro, llamado de biodiesel. Hay alguna influencia del tipo de aceite vegetal y de las características del proceso sobre las propiedades del biodiesel. Entre los anexos de este informe se incluye la especificación brasileña del biodiesel, para ser considerada en los testes para desarrollo de este biocombustible.

En principio, el biodiesel puro podría ser utilizado en los motores Diesel convencionales sin cualquier modificación, pero los fabricantes de motores y bombas inyectoras típicamente recomiendan que sean empleadas mezclas con diesel convencional hasta 20% de biodiesel, el B20. Es frecuente denominarse las mezclas como BX, siendo X el contenido porcentual de biodiesel. Para mezclas B5, con 5% de biodiesel, la gran mayoría de la industria automovilística no coloca restricciones en el empleo de este biocombustible. Las ventajas particulares que el biodiesel posee frente al derivado de petróleo, además de la renovabilidad, son la cetanaje elevada , la ausencia de azufre, la buena lubricidad y el elevado punto de fulgor. Las emisiones resultantes de mezclas con biodiesel indican particularmente una reducción en el CO y los particulados.

Las mezclas presentan una mejora en las características del diesel en la función directa de la proporción de biodiesel, asi eventualmente este biocombustible podría representar para el derivado de petróleo un rol de aditivo, como es el caso del etanol en la gasolina. Vale mencionar que, con la tendencia de redución del azufre en el diesel convencional, los valores de lubricidad han bajado y al añadir biodiesel en contenidos no muy altos se recupera en niveles adecuados esta propiedad.

Obtención y producción:

Los biocombustibles son productos obtenidos a partir del girasol, caña de azúcaro remolacha. El proceso de obtención de biodiesel a partir de aceites vegetales, grasas animales y aceites de fritura usados, para su uso como combustible Diesel, se ha llevado a cabo en losLaboratorios de Desarrollo de Procesos Químicos y Bioquímicos Integrados del Departamento de Ingeniería Química de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Complutense de Madrid.

El proceso comprende la transesterificación del aceite o grasa con alcoholes ligeros, utilizándose un catalizador adecuado, para generar ésteres de ácidos grasos (biodiesel). El alcohol que generalmente se utiliza es metanol, aunque se pueden utilizar otros alcoholes ligeros, como etanol, propanol o butanol. Como coproducto se obtiene glicerina, que se puede utilizar en otros procesos de interés industrial, suponiendo un factor positivo desde el punto de vista económico. Para la producción de 1.005 kilos de biodiesel, son necesarios 110 kilos de metanol, 15 de catalizador y mil de aceite, además de 4,29 metros cúbicos de agua. Este procedimiento permite además la obtención de cien kilos de glicerina como subproducto. Estos datos indican que el balance energético de este procedimiento es positivo.

Materias primas:

Aceites vegetales:

Aceites de semillas oleaginosas: girasol, colza, soja y coco.

Aceites de frutos oleaginosos: palma.

Aceites de semillas oleaginosas alternativas: Brassica carinata, Camelina sativa, Pogianus

Aceites de semillas oleaginosas modificadas genéticamente: Aceite de girasol de alto oleico.

Aceites vegetales de final de campaña: Aceite de oliva de alta acidez.

Aceites de fritura usados.

Grasas animales: sebo de distintas calidades.

Sectores implicados:

Los sectores implicados en el proceso de obtención de biodiesel se detallan a continuación:

Agrícola: Siembra y recogida del grano.

Industrias aceiteras: Producción de aceite.

Industria química: Transesterificación.

Compañías petroleras: Mezcla con gasóleo y distribución del biodiesel.

Cooperativas Agrícolas: Uso de biodiesel en tractores y maquinaria agrícola.

Administraciones locales y autonómicas: Flotas de autobuses, taxis, calefacciones etc.

Áreas ambientalmente protegidas: Utilización de biodiesel en los medios de transporte de parques nacionales, lagos etc.

Ventajas:

*Disminuir de forma notable las principales emisiones de los vehículos, como son el mónoxido de carbono y los hidrocarburos volátiles, en el caso de los motores de gasolina, y las partículas, en el de los motores diesel. 

*La producción de biocarburantes supone una alternativa de uso del suelo que evita los fenómenos de erosión y desertificación a los que pueden quedar expuestas aquellas tierras agrícolas que, por razones de mercado, están siendo abandonadas por los agricultores. 

*Supone un ahorro de entre un 25% a un 80% de las emisiones de CO2 producidas por los combustibles derivados del petróleo, constituyendo así un elemento importante para disminuir los gases invernadero producidos por el transporte. 

El consumo mundial de biocarburantes se cifra en torno a 17 millones de toneladas anuales, correspondiendo la práctica totalidad de la producción y consumo al bioetanol. Brasil, con alrededor de 90 millones de toneladas anuales y Estados Unidos, con una producción estimada para este año de casi 50 millones de toneladas, son los países mas importantes en la producción y uso de biocarburantes. En Brasil el bioetanol se obtiene de la caña de azúcar y su utilización se realiza principalmente en mezclas al 20% con la gasolina. En Estados

Unidos el bioetanol se produce a partir del maíz y se emplea en mezclas con gasolina, generalmente al 10%. En la actualidad, este último país ha sustituido casi el 2% de su gasolina por bioetanol. 

El biodiesel, utilizado como combustible líquido, presenta ventajas energéticas, medioambientales y económicas:

Desarrollo sostenible tanto en agricultura como en energía.

Menor impacto ambiental:

Reducción de las emisiones contaminantes: SO2, partículas, humos visibles,

hidrocarburos y compuestos aromáticos.

Mejor calidad del aire.

Efectos positivos para la salud, ya que reduce compuestos cancerígenos

como PAH y PADH.

Reduce el calentamiento global:

Reduce el CO2 en el ambiente cumpliendo el protocolo de Kyoto.

Balance energético positivo (3,24:1).

80% del ciclo de vida decrece en CO2.

Producto biodegradable: Se degrada el 85% en 28 días.

Desarrollo local y regional:

Cohesión económica y social.

Creación de puestos de trabajo.

Industrial:

Puede sustituir a los gasóleos convencionales en motores, quemadores y turbinas.

Se puede utilizar en flotas de autobuses, taxis y maquinaria agrícola.

Favorece el mercado doméstico.

Tecnologías alternativas para la producción de energía a partir de la biomasa:

Gasificación: Conversión de la biomasa en combustible gaseosos para

producir calor y electricidad a partir de la utilización de motores gaseosos

generadores.

Combustión: La combustión de la biomasa produce calor y electricidad

empleando generadores de turbinas de vapor.

Pirólisis: Descomposición termal de la biomasa sometiéndola a altas

temperaturas en ausencia de aire y oxígeno.

Co-generación: Es la combustión de la biomasa como sustituto parcial del

carbón.

Fermentación alcohólica: Producción de combustible alcohólico a partir de la

transformación del almidón en azúcar y de la fermentación de azúcar a

alcohol.

Gasificación - Síntesis de Combustible: Empleo de la gasificación y del

proceso de refinado de los combustibles para la producción de metanol.

Transesterificación: Implica la combinación de aceites orgánicos y alcohol

para formar ésteres lipídicos como el etil o metil éster. Se denomina biodiesel

al combustible final.

Digestión anaeróbica: Producción de gas metano por medios biológicos en

condiciones anaerobias.

Microturbinas: Producción de electricidad a partir de la biomasamediante el

uso de turbinas más pequeñas.

Veggie Van:

Se llama " la furgoneta de Veggie " y se aprovisiona de combustible con aceite vegetal usado de restaurantes de los alimentos de preparación rápida. Durante los veranos de 1997 y 1998, la furgoneta de Veggie tomó América por la carretera, registrando 25.000 millas en el combustible del biodiesel y apareciendo en la Today Show, Dateline, y CNN. Author Filmmaker y Joshua Tickell condujeron la furgoneta de Veggie a través de los E.E.U.U. y escribieron el libro en la fabricación del combustible del aceite vegetal.

En talleres manuales, se aprende cómo convertir un diesel al funcionamiento en ACEITE VEGETAL del 100% (con un biodiesel que comience para arriba y a ras) con el sistema de greasecar. Conducido por Jason Goodman de Sebastopol California. Jason ha registrado 20.000 millas en sus dos vehículos diesel accionados por aceite vegetal para convertir un diesel de 6,9 litros en el conejo de VW en el 8vo. Joshua Tickell detalla todo el cómo, a aspectos de hacer y de usar el combustible del biodiesel, así como usar el aceite vegetal recto como combustible.

Cualquier motor diesel puede ejecutarse con aceite vegetal, este libro le dice cómo. En “De la sartén al depósito de gasolina”,el experto Joshua Tickell revela los problemas de nuestra dependencia del combustible fósil y ofrece una solución asombrosamente simple y barato: aceite vegetal limpio. “De la sartén al depósito de gasolina” proporciona de una manera fácil entender las instrucciones para ejecutar un motor diesel en el aceite vegetal. Tres métodos para ejecutar un motor diesel en el aceite vegetal se describen detalladamente, incluyendo cómo hacer el biodiesel del aceite de cocina usado y cómo ejecutar un motor diesel en el aceite vegetal recto. “De la sartén al depósito de gasolina” también incluye las instrucciones para construir un procesador del biodiesel y hacer crecer y procesar cosechas. Aparecen 130 fotografías, gráficos y diagramas, este libro es la guía definitiva para usar el aceite vegetal como combustible alternativo. “De la sartén al depósito de gasolina” contiene toda la información necesaria para ser independiente de los combustibles fósiles por siempre.

La fabricación del Biodiesel parte del aceite de cocina usado. El combustible de Veggie da al usuario todo lo que necesita saber para hacer el biodiesel del aceite vegetal nuevo o usado, tirado y corregido. Las fuentes incluyendo la soda cáustica (lejía), el metanol, y el equipo necesario usado del aceite de cocina incluyendo el tipo de escala, de eyedropper graduado, y de fuentes de seguridad cómo la reacción del biodiesel trabaja en un llano químico que hacen una reacción simple del biodiesel en un mezclador que prueba los hechos importantes de la gravedad.

El Gas Natural

El Gas como el petróleo, se encuentra en el subsuelo, contenido en los espacios porosos de ciertas rocas, en estructuras geológicas denominadas yacimientos.

De acuerdo a los extensos estudios realizados sobre el origen de los hidrocarburos, se presume que éstos se han formado como resultado de variaciones sufridas por la materia orgánica proveniente de los animales y vegetales debido al la acción bacteriológica y a las elevadas temperaturas y presiones producidas durante millones de años, por efecto del asentamiento de las capas de sedimentación que la contiene.

En función del tipo de yacimiento que lo contenga se puede hablar de:

Gas asociado, que es el que se produce con el petróleo y posteriormente es separado.Gas seco o libre, el que se encuentra solo.Gas Húmedo, el que se halla mezclado con otros hidrocarburos líquidos.

Composición:

El gas natural es una mezcla de hidrocarburos parafínicos, cuyo componente principal es el metano ( CH4), además de otros, que forman parte del gas en menores porcentajes, de los cuales unos se muestran también en forma de gas como: etano, propano, butano y otros líquidos como: pentano, hexano, heptano; otros componentes del gas aparecen en muy bajas proporciones.

El gas natural es procesado para separar los diferentes hidrocarburos que lo componen . Es así como en el complejo Criogénico de Oriente se obtienen estos productos que conforman el gas natural, los cuales tienen múltiples aplicaciones, vale la pena destacar que dos de ellos es el propano y el butano, en proporciones variables y licuados a presión de 120-150 libras por pulgada cuadrada, se conocen y comercializan como gas licuado de Petróleo.

Transporte.

A diferencia del Gas Licuado de Petróleo ( GLP ) el cual se almacena se transporta y se comercializa en fase líquida en bombonas, El Gas Natural, una vez separado del crudo, tratado y procesado, se transporta de forma gaseosa, hasta los centros de consumo a través de la red nacional de gasoductos.

Para este proceso Venezuela cuenta con una red de gasoductos integrada por varios sistemas formados por tuberías de recolección plantas compresoras y tuberías para transporte y distribución.

Esta red tiene la capacidad de transmisión de 124 millones de metros cúbicos al día, siendo el 76% de dicho volumen operado por Corpoven.

Usos

Dentro de los recursos no renovables, el gas ocupa el primer lugar como principal fuente de energía, debido a su disponibilidad, costo, eficiencia térmica e impacto ambiental, por lo cual cada día tiene mayor aceptación y aplicabilidad en diversos renglones:

Para el sector petrolero como:

Inyección, para recuperar crudos. Materia Prima, en el proceso de desulfuración, a fin de mejorar la calidad de

los derivados del petróleo. Combustible, en la generación de vapor y electricidad y en otras operaciones

de producción y refinación.

Para el sector no petrolero como:

Materia prima, en los procesos de reducción del mineral de hierro en las plantas siderúrgicas.Combustible, en una amplia gama del sector industrial, así como combustible alterno a la gasolina para vehículos automotores.El Gas Natural es un Hidrocarburo, compuesto fundamentalmente por metano, el cual es obtenido con el procesamiento de gas producido conjuntamente con el petróleo. Este gas metano llega directamente a las ciudades a través de las redes de transmisión y distribución.En el campo automotor este gas es conocido como “Gas Natural para Vehículos” (GNV).Comprensión y almacenaje.Una vez que el gas directo es enviado de la red de alimentación para suplirlo a los vehículos en las estaciones de servicio, se comprime para posteriormente almacenarse a altas presiones (3.600 libras por pulgada cuadrada -LPC-), en cilindros de acero especiales diseñados para este propósito.Equivalencia Energética.Un metro cúbico de GNV en condiciones normales equivale aproximadamente a 1,10 litros de gasolina, es decir, un vehículo puede recorrer alrededor de un 10 % más con un metro cúbico de GNV que con un litro de Gasolina.El GNV posee un octanaje de 130 Octanos Research (RON), esto significa que puede ser usado sin ninguna clase de problemas, en cualquier tipos de vehículos tanto de alta como de baja relación de compresión.

Uso Automotor

Para ser usado como combustible alterno a la gasolina el gas natural requiere de la instalación de un equipo de conversión en el vehículo, esta puede efectuarse en forma total (sólo GNV), o en forma dual ( GNV / Gasolina).

La conversión de un motor a gasolina para operar GNV no involucra ninguna modificación del motor o remoción de algún componente, sino solo la incorporación de los elementos adicionales.

Para operar con GNV se requiere de la conversión del vehículo y ésta se puede efectuar en forma total (solo GNV), o en forma dual (GNV/gasolina). En ambos casos el equipo para la conversión lo integran básicamente:

Un cilindro de almacenamiento (o más, donde las condiciones del vehículo lo permitan)

Un regulador para reducir la alta presión en el cilindro.

Un mezclador de aire-gas adaptado al carburador existente de gasolina.

Un sistema de válvulas para el llenado y control del sistema.

Componentes eléctricos:

-El selector del combustible, ubicado en el tablero, opera los solenoides de corte de gasolina y GNV dependiendo del combustible seleccionado (sistema dual)

-Indicador eléctrico de nivel.

-Módulo de control de encendido, que adapta la curva de encendido del vehículo a las características del gas natural ( Sistema dual)

Asimismo existen tecnologías disponibles para la conversión de motores de inyección de gasolina, así como de motores diesel bajo las modalidades de mezclas de combustibles y de modificación del motor a encendido por chispa para operar sólo a GNV.

Comparación de características gasolina y gas natural:

Características Gasolina Gas Natural

Gravedad Especifica 3,5 0.68

Temperatura de ignición °C 430 700

Temperatura de ebullición °C 27° -161°

Relación volumétrica aire/combustible 15:01 10:01

Presión de almacenaje (BAR) 1 200

Rango mezcla explosiva (%) 1-16 4-14

Contenido energético (BTU/GAL) 123000 59000

Contenido energético (BTU/LIBRA) 20000 24000

Equivalencia energética 1,10 lt 1,0 Nm 3

Octanaje (RON) 83-95 130

Los combustibles estudiados como más viables para el futuro son:

Etanol

 Una alternativa basada en alcohol al fermentar y destilar cosechas, como las de maíz, cebada o trigo. Puede ser mezclado con gasolina para incrementar los niveles de octano y mejorar la calidad de las emisiones. Positivo: Los materiales son renovables. Negativo: Los subsidios al etanol tienen un impacto negativo en los precios de los alimentos y su disponibilidad.

Gas natural

 El gas natural es un combustible que quema limpio y está disponible ampliamente en muchas partes del mundo a través de instalaciones  que suministran gas natural a las casas y las empresas. Positivo: Camiones y coches con motores diseñados especialmente producen menos contaminación perjudicial que la gasolina o el diesel.Negativo: La producción de gas natural crea metano,  un gas de invernadero que es 21 veces peor que el CO2 para el calentamiento global.

Electricidad

 La electricidad puede ser usada como un combustible alternativo para los vehículos eléctricos o de celdas de combustible. Los vehículos movidos con electricidad almacenan la energía en baterías que se recargan enchufando el vehículo en una fuente convencional de electricidad. Los vehículos de celdas de combustible se mueven con electricidad que es producida a través de una reacción electroquímica,  que ocurre cuando el hidrógeno y  el oxígeno se combinan. Positivo: Las celdas de combustible producen electricidad sin combustión ni contaminación. Negativo: Mucha electricidad se genera hoy de carbón o gas natural, dejando una gran huella de carbono.

Hidrógeno

 El hidrógeno puede ser mezclado con gas natural para crear un combustible alternativo para vehículos que usen ciertos tipos de motores de combustión interna.  El hidrógeno también se usa en vehículos de celdas de combustible que se mueven con electricidad  producido por la reacción electroquímica cuando el hidrógeno y el oxígeno se combinan en la celda. Positivo: No emisiones dañinas. Negativo: Coste.

Propano

 El propano – también conocido como gas licuado de petróleo  – es un subproducto del procesamiento natural del gas natural y la refinación de petróleo. Ampliamente utilizado para cocinar y calentar, el propano es también un combustible alternativo popular para vehículos.Positivo: El propano  produce menos emisiones que la gasolina y también existe una gran red de transporte, almacenamiento y distribución

para este producto. Negativo: La producción de gas natural crea metano,  un gas de invernadero que es 21 veces peor que el CO2 para el calentamiento global.

Biodiesel

 El biodiesel es un combustible alternativo basado en grasas vegetales o animales, aún aquellas recicladas de restaurantes que las han usado para cocinar. Los motores de vehículos pueden ser convertidos a quema de biodiesel en su forma más pura, y este también puede ser mezclado con diesel y usado en motores no modificados. Positivo: El biodiesel es seguro, biodegradable, reduce los contaminantes del aire asociados a las emisiones de vehículos, tales como micropartículas, monóxido de carbono e hidrocarburos. Negativo:limitadas infraestructuras de producción y distribución.

Metanol

 El metanol, también conocido como alcohol de madera, puede ser usado como combustible alternativo en vehículos flexibles en ese sentido, que están diseñados para usar M85, una mezcla  de 85% de metanol y 15% de gasolina, pero los fabricantes no están produciendo más vehículos  para ser movidos con metanol. Positivo: El metanol podría convertirse en un importante combustible alternativo en el futuro como  fuente del hidrógeno que necesitan los vehículos de celdas de combustible. Negativo: Los fabricantes no están produciendo más  vehículos que utilicen metanol.

Combustibles  P Serie

 Los combustibles P Serie son una mezcla de etanol, líquidos del gas natural y metiltetrahidrofurano, un solvente derivado de biomasa. Los combustibles P Serie son combustibles alternativos claros y de alto octanaje que puede ser usado en vehículos flexibles.Positivo: Los combustibles P Serie pueden ser usados solos o mezclados con gasolina en cualquier proporción al adicionarlo simplemente en el tanque. Negativo: Los fabricantes no están produciendo vehículos.