Biocombustibles: tipos, ventajas y desventajas
Los biocombustibles son combustibles que se obtienen a partir de biomasa. Está propulsado por motores de combustión interna de dispositivos móviles y estacionarios. El combustible biológico reemplaza al combustible convencional (combustible diesel, gasolina, gas natural) y se usa en forma pura o como aditivo.
Materias primas
El prefijo “bio” indica origen vegetal (biológico), sin impacto negativo sobre el clima y los beneficios ambientales. Las materias primas para la producción de biocombustibles son:
- Desecho animal,
- Plantas oleaginosas,
- Cereales,
- Remolacha azucarera o caña,
- La madera y sus desperdicios,
- Plantas energéticas.
Existen 3 generaciones del combustible más respetuoso con el medio ambiente, aunque no hay una frontera clara entre ellos. Para la producción de portadores de energía de la primera generación, toman plantas con un alto contenido de grasas, azúcares, almidón. El combustible de segunda generación se obtiene procesando madera, pasto, no apto para consumo humano por residuos de cultivos. Los portadores de energía de las algas pertenecen a la tercera generación. La productividad biológica de los organismos acuáticos es significativamente mayor que la de las plantas terrestres.
Tipos de combustible por condición física
Según el estado de agregación, los portadores de energía son sólidos, líquidos, gaseosos. Los principales tipos de materias primas para la producción de biocombustibles sólidos incluyen leña, aserrín, astillas de madera y estiércol. Las cáscaras de nueces, huesos de aceitunas, cáscaras de girasol y pulpa de maíz se procesan con menos frecuencia. Antes de su uso en hornos y calderas, la materia prima se seca, se tritura, se tamiza, se prensa en gránulos (pellets) o briquetas y se homogeneiza. Los consumidores finales del producto son centrales térmicas y viviendas particulares.
Líquido
Entre los tipos prometedores de biocombustibles líquidos se encuentran los aceites vegetales, el biodiésel, el bioetanol, el biobutanol y el biometanol. En el futuro, pueden reemplazar completamente el diesel y la gasolina.
Combustible de aceite vegetal
Consiste en aceite vegetal sin procesar o refinado (con mayor frecuencia aceite de colza) en su forma pura. Se usa en lugar de combustible diesel, pero se diferencia de él en las características químicas, por lo que requiere la modificación de los motores. Producido en grandes plantas (extracción) y pequeñas plantas de extracción de aceite (prensado en frío). La principal desventaja de los biocombustibles de colza es la oxidación por oxígeno y la pérdida de fluidez en invierno.
Biobutanol
También conocido como alcohol butílico derivado de biomasa:
- Sáhara,
- almidón
- Paja,
- madera.
Si se utilizan materiales con un alto contenido de celulosa (paja, madera), el producto resultante también se denomina butanol celulósico. Como fuentes de energía, el n-butanol y el isobutanol (i-butanol) son especialmente importantes. Se agregan al combustible para motores de carburador, y el n-butanol incluso se mezcla con diesel o se usa en su forma pura.
Biodiesel
Es un éster metílico de ácido graso (FAME) derivado de aceites vegetales. Sirve como una alternativa ecológica al combustible diesel y tiene características físicas y químicas similares.
El biodiésel se produce principalmente a partir de colza en grandes plantas de lotes.
Bioetanol
Reemplaza a la gasolina, se produce por fermentación de materias primas biogénicas y posterior destilación. Las materias primas para la fabricación de bioetanol son principalmente:
- cultivos de cereales (trigo, centeno);
- remolacha azucarera;
- maíz.
Dado que las propiedades químicas del producto difieren de las de la gasolina, se requiere un rediseño de los motores del vehículo.
Biometanol
Se utiliza en lugar del alcohol metílico habitual, una de las principales materias primas de la industria química. El combustible incluye un líquido incoloro, altamente inflamable con olor a alcohol. La demanda mundial de metanol en 2015 ascendió a alrededor de 65 millones de toneladas. Para obtener esta sustancia, compuesta por monóxido de carbono, agua y oxígeno, se utilizan recursos no renovables: gas natural y carbón.
Por lo tanto, los científicos están tratando de encontrar métodos efectivos para la producción de bioetanol a partir de algas microscópicas: el fitoplancton.
Gaseoso
Los combustibles de biogás incluyen biogás, biometano y biohidrógeno. Es una alternativa de futuro al gas natural, gasolina, queroseno.
Biogás y biometano
El biogás es un gas que se obtiene de plantas energéticas, estiércol de aves, aguas residuales, estiércol líquido y / o subproductos orgánicos. Durante el procesamiento posterior en biometano, se eliminan el dióxido de carbono y el sulfuro de hidrógeno y el producto restante se comprime (compacta). Es muy adecuado para vehículos convertidos para funcionar con gas natural. El biometano también se usa para reemplazar la gasolina.
Biohidrógeno
La producción de biohidrógeno se basa en procesos biológicos o químicos. A escala de laboratorio, se produce por digestión anaeróbica. Además del CO2, las bacterias sintetizan H2 a partir de compuestos orgánicos ricos en energía (proteínas, carbohidratos, grasas).
A escala industrial, el biohidrógeno se produce mediante tratamiento termoquímico (gasificación o pirólisis) y reformado con vapor a partir de:
- biomasa (madera, paja, heno, etc.),
- otros portadores de bioenergía (biogás, bioetanol, etc.)
La segunda forma de producir biocombustibles es el uso de biomasa viva (por ejemplo, cianobacterias, algas). Durante ciertos procesos metabólicos (fotosíntesis, fijación de nitrógeno), el hidrógeno es producido por ciertas enzimas, como la nitrogenasa o la hidrogenasa.
Desventajas de los biocombustibles
1. Muchos métodos de producción de biocombustibles aún están en desarrollo o son prototipos. Todavía se carece de experiencia práctica en aplicaciones a gran escala.
2. Altos costos de producción. Según el Instituto Alemán. Robert Koch, el biohidrógeno cuesta entre 4 y 5,5 veces más que la gasolina.
3. El cultivo de cultivos energéticos puede competir con el cultivo de alimentos. El aumento de la demanda de fuentes de energía alternativas se considera uno de los factores que desencadenaron el inicio de la crisis de los precios de los alimentos en 2007-2008.
4. El biocombustible a menudo se diferencia del combustible convencional por sus propiedades físicas y químicas, por lo que es necesario adaptar los motores.
5. Dado que los productores tienden a usar más pesticidas y fertilizantes en el cultivo de cultivos energéticos, el medio ambiente y los residentes de las aldeas ubicadas cerca de los campos se ven perjudicados.
Beneficios de los biocombustibles
1. Con la introducción masiva de combustibles regenerativos, se espera una reducción significativa de las emisiones de dióxido de carbono (entre un 50% y un 70%) de los vehículos. Cuando se queman biocombustibles, a diferencia de los combustibles convencionales, se emite la misma cantidad de CO2 que las plantas absorben del aire durante su crecimiento.
2. El uso intencional de biocombustibles nacionales en la industria, la agricultura, los servicios públicos, el transporte y la silvicultura conduce a una disminución del consumo de petróleo crudo. Esto permitirá durante mucho tiempo proporcionar a las empresas materias primas en aquellas industrias donde todavía no hay alternativa a las materias primas minerales. Entre ellos se encuentran las fábricas de plásticos y las fábricas de productos farmacéuticos.
3. La preparación, transporte, almacenamiento y uso de combustibles biológicos no están asociados con el riesgo de un desastre ambiental, ya que se descomponen fácilmente y no dañan el agua y el suelo. La suposición de que el cultivo de plantas energéticas conducirá a la proliferación de monocultivos se considera infundada. La violación, por ejemplo, crece en una parcela durante no más de 4 años seguidos. Con raíces profundas, él y otras semillas oleaginosas aflojan el suelo, lo que lo hace adecuado para plantas con sistemas radiculares poco profundos (cereales, maíz).
4. La producción de biocombustibles ayuda en la eliminación de desechos agrícolas e industriales.
5. Los biocombustibles tienen un bajo potencial de peligro para los seres humanos y el medio ambiente.
Perspectivas de implementación
Junto con la UE, Estados Unidos, Brasil, China, Canadá y Argentina apoyan cada vez más la producción de combustible seguro y respetuoso con el medio ambiente.
Según las previsiones, la demanda mundial de fuentes de energía alternativas de 2010 a 2050. aumentará 10 veces.
Su importancia en el futuro depende principalmente de factores tales como:
- Precios de los combustibles convencionales, cuyo crecimiento aumenta la competitividad de los ecocombustibles.
- Precios de las materias primas. A veces fluctúan mucho. Los precios de los productos agrícolas suben bruscamente, por ejemplo, en años de escasez.
- Costos de fabricación. El uso de tecnologías nuevas y mejoradas ayudará a reducir los costos.
- Potencial de recursos naturales de la economía regional y mundial.
- Mejora del marco legal.
- La cantidad de impuestos.
Ciertos tipos de biocombustible (aceite vegetal, bioetanol) se pueden producir no solo en grandes empresas, sino también en pequeñas empresas, incluidas las granjas. La instalación de equipos sofisticados para la producción de biodiésel solo es posible en grandes fábricas.
