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BIOCOMBUSTIBLES

ENERGÍA SOLAR

El Sol es el gran motor energético de nuestro planeta. Una de las principales fuentes de transformación de la energía solar en energía química es la reacción química concedida por fotosíntesis. El crecimiento de las plantas y también la producción del oxígeno necesario para la vida están ligados a la fotosíntesis con un rendimiento de un 30 %. Las plantas, tomando el dióxido de carbono de la atmósfera y el agua, son capaces de sintetizar compuestos más complejos. A continuación, gracias a la respiración, se produce el efecto contrario rompiendo estas moléculas de carbono con el oxígeno para obtener la energía contenida en estos enlaces químicos, al mismo tiempo que se libera dióxido de carbono y vapor de agua. La originalidad de la fotosíntesis es que toma la energía de los fotones de la luz del Sol y de las materias disponibles en la naturaleza (carbono, hidrógeno, nitrógeno, fósforo, potasio y agua), 4 Los biocombustibles son una fuente de energía que fomenta la economía solar.

Es necesario incentivar que la biomasa se explote con criterios de sostenibilidad. a partir de los cuales se almacena en forma de macromoléculas (glucosa, principalmente). Aunque el rendimiento energético de la fotosíntesis es muy bajo (entre un 3 y un 5 % de la energía solar se convierte en biomasa), lo compensa el hecho de que la energía solar es inagotable. Actualmente, el aprovechamiento de las plantas para fines energéticos en los países industrializados no supera el 5 %, mientras que en los países no desarrollados constituye la principal fuente de energía. La biomasa de las plantas se puede utilizar directamente a través de un proceso de combustión o bien transformando sus elementos en otras sustancias que se puedan utilizar como combustibles con un rendimiento energético más grande.

BIOMASA

Materia orgánica renovable de origen vegetal, animal o procedente de la transformación natural o artificial de ésta. La biomasa tiene en común que deriva directa o indirectamente del proceso de la fotosíntesis. Por este motivo, se la considera una fuente de energía renovable. Es decir, que la energía que puede obtenerse de la biomasa proviene de la luz del Sol. El concepto de biomasa energética incluye todos los materiales vegetales que no pueden utilizarse con fines alimentarios o industriales. Por tanto, todos los productos alimentarios y los combustibles fósiles (a pesar de ser también el resultado de una forma de almacenamiento de la energía solar) no se incluyen dentro del concepto de biomasa.

Según su origen, la biomasa se clasifica en las siguientes formas:

• Biomasa natural: la que producen los ecosistemas silvestres. El 40 % de la biomasa que se produce en la Tierra, aproximadamente, está en los océanos. En la explotación de esta biomasa cabe vigilar el hecho de no explotar los recursos por encima de la tasa de renovación del ecosistema, ya que, si así fuese, el ecosistema se vería afectado de una forma irreversible y, con él, la supervivencia de la especie en interés. Cabe tener en cuenta que la extracción de biomasa de un ecosistema natural con la finalidad de usarla como combustible significa la liberación en la atmósfera de una cantidad de carbono equivalente que hasta entonces permanecía confinada en el seno del ecosistema natural. Por este motivo, para la explotación de biomasa es preciso una planificación que sea sostenible, a fin de que el ecosistema incorpore nuevos individuos, que a la vez capturarán más CO2 atmosférico.

• Biomasa residual: la que se puede extraer de los residuos agrarios y forestales y de las actividades humanas. Las actividades agrícolas, ganaderas y forestales, así como las industrias agroalimentarias y de transformación de la madera, generan una serie de residuos y subproductos que son utilizables como biomasa para obtener energía. Otros materiales derivados de la biomasa aprovechables por su valor energético son los residuos biodegradables (vertidos ganaderos, vertidos de aguas residuales, cienos de depuradora, etc.).

• Cultivos energéticos: recibe esta denominación cualquier cultivo agrario cuya única finalidad sea proporcionar material para destinarlo a su aprovechamiento energético. Los cultivos que suelen labrar con esta finalidad se caracterizan por dos aspectos concretos. Por una parte, por su alta producción por unidad de superficie y año y, por otra, por los pocos requerimientos que exige su cultivo.

CONVERSIÓN DE BIOMASA EN ENERGÍA

La biomasa puede ser transformada en procesos líquidos, sólidos y gaseosos. Los procesos para obtener esta energía pueden ser de tipo físico (alterando la materia), termoquímicos (descomponiendo la biomasa) o bioquímicos (con la ayuda de microorganismos). Tradicionalmente, a la biomasa se le ha extraído la energía a través de la combustión, es decir, aprovechando su capacidad de oxidarse con el oxígeno del aire cuando está seca y disfrutando del calor que genera esta reacción en la cual se libera gas carbónico y vapor de agua. Otra forma es la pirólisis o combustión incompleta de la biomasa en ausencia de oxígeno a unos 500 ºC tal y como se hacía en las carboneras en el bosque con la leña. La biomasa tratada de esta forma mejoraba su rendimiento energético. Más modernamente hemos aprendido a gasificarla con la denominada pirólisis flash que consiste en someter la biomasa a 1.000 ºC durante unos segundos. Se obtiene un gas pobre, pero que puede servir de base para la síntesis de metanol, el cual tiene un importante poder energético y se puede usar como sustituto de los combustibles fósiles. A estos procesos les podemos llamar termoquímicos. Sin embargo, también existen los denominados métodos biológicos, entre los cuales cabe destacar la fermentación alcohólica, la cual consiste en convertir los azúcares (glucosa, almidón, etc.), previa hidrólisis, en medio ácido y destilar este producto para obtener alcohol etílico. Es un proceso que requiere una importante aportación de energía. En países como Brasil, con cultivos ricos en azúcares, la fabricación de etanol como combustible ha sido muy usual. La fermentación metánica es la digestión sin oxígeno gracias a la acción bacteriana. Es útil para transformar la biomasa con un contenido de humedad superior al 75 %. En los digestores, la celulosa se degrada en un gas que contiene un 60 % de metano y un 40 % de dióxido de carbono, el cual no se puede aprovechar y es necesario separar del metano.

LOS BIOCOMBUSTIBLES

Los biocombustibles son alcoholes, éteres, ésteres y otros productos químicos que provienen de estos compuestos orgánicos de base celulósica (biomasa) que se extraen de plantas silvestres o de cultivo. El término biocombustible se aplica tanto a los combustibles destinados a producir electricidad como a los que se utilizarán en los medios de transporte. El término biocarburantes agrupa al conjunto de combustibles líquidos de origen orgánico que provienen de las distintas transformaciones que ha sufrido la materia orgánica. Los biocarburantes se pueden dividir en dos grupos básicos. Por una parte, encontramos los bioalcoholes, que provienen de la fermentación alcohólica de cultivos vegetales ricos en almidón y, por otra, los bioaceites, derivados de diversos tipos de especies oleaginosas, así como también de la transformación de los aceites vegetales fritos. La ventaja de este tipo de combustible radica en su origen. Provienen de material de forraje vegetal, al cual se le ha extraído parte del dióxido de carbono que se podría liberar en la atmósfera. Por eso, la utilización de los biocarburantes como combustibles no comporta un aumento neto de dióxido de carbono a la atmósfera, de manera que contribuye a minimizar el efecto de los gases invernadero.

BIODIESEL

Es un éster similar al vinagre que se obtiene a partir de una serie de aceites vegetales, fundamentalmente de sus semillas, y los frutos de plantas como la soja, la colza, la palma y el girasol. Aunque estas especies suelen ser las materias primas más utilizadas en su producción, se puede obtener a partir de más de 300 especies vegetales. También se obtiene a partir de la transformación del aceite vegetal de cocina frito. Esta última opción ha cobrado fuerza ante la necesidad de reciclar los aceites usados de la cocina, especialmente procedentes de bares, restaurantes y asadores. Para poder conseguir los aceites vegetales contenidos en las semillas oleaginosas es necesaria una extracción química a través de procesos de compresión, extracción o pirólisis. Con este proceso, obtenemos un aceite bruto sin refinar que, aunque puede ser usado directamente como combustible, requiere una profunda transformación de los motores o la utilización de motores específicamente diseñados para poder propulsarse con este combustible. Por este motivo, la producción del biodiesel requiere un proceso elaborado. Después de la depuración de los aceites, el proceso continúa con una etapa conocida con el nombre de transesterificación. Esta reacción sustituye al alcohol del aceite vegetal (glicerol) por otro más simple (metanol o etanol). De este proceso, y tras una transformación química importante, se obtienen esteres grasos (el ester etílico o el ester metílico). Para que la reacción se produzca, hay que separar previamente el glicerol o primer subproducto, y posteriormente unir los ácidos grasos al otro alcohol (metanol o etanol). Finalmente, se obtiene el biodiesel, un diester que tiene las mismas propiedades físicoquímicas que el gasóleo, razón por la cual lo puede sustituir en todas sus aplicaciones. Este proceso de formación del biodiesel no requiere mucha energía y no genera subproductos nocivos.Con las tecnologías actuales, para producir 1.005 kg de biodiesel se necesitan 110 kg de metanol, 15 kg de catalizador, 1.000 de aceite y 4.290 litros de agua. Este proceso permite obtener como subproducto 100 kg de glicerina. En otras palabras, un litro de biodiesel se obtiene de 2,5 kg de semillas de girasol, el cual –dicho sea de paso– tiene un precio inferior al gasóleo de automoción. El biodiesel es utilizado típicamente como aditivo en una mezcla del 20 % (B20) con gasóleo derivado del petróleo en motores de ignición y compresión (diesel).

Características del biodiesel ·

. La energía total contenida en el combustible es más grande que la que se invierte en su proceso de fabricación.

· Es seguro para transportarlo y almacenarlo. Es biodegradable como el azúcar, 10 veces menos tóxico que la sal de cocina, y tiene un flash-point de, aproximadamente, 150 ºC, mucho más seguro que el flash-point del diesel, que es de 50 ºC.

· Su utilización comporta una reducción neta de las emisiones de dióxido de carbono en un 80 % y las de dióxido de azufre en un 100 %. También representa la reducción en un 90 % de la cantidad de los hidrocarburos totales no quemados y entre el 75-90 % de los hidrocarburos aromáticos. Además, provoca una disminución en la emanación de las partículas y del monóxido de carbono. Por todo esto, diversos estudios realizados en los EUA han demostrado que el biodiesel reduce en un 90 % el riesgo de contraer cáncer.

Bioetanol

El bioalcohol Los alcoholes de origen orgánico están integrados por dos tipos fundamentales, el etanol y el metanol. No obstante esto, en la situación actual, el etanol presenta mejores expectativas en lo que se refiere a su utilización como biocombustible. Por esta razón, nos centraremos únicamente en este último alcohol. El etanol es un alcohol y mayoritariamente se fabrica siguiendo un proceso similar al de la cerveza. La materia prima son los cultivos vegetales ricos en almidón, celulosa o sacarosa. Estos compuestos energéticos se transforman en azúcares y, a continuación, se convierten a través de la fermentación alcohólica en etanol. Posteriormente se destila y deshidrata para obtener su forma final. El etanol comparte unas propiedades físico-químicas muy parecidas a la gasolina, razón por la cual la puede sustituir de manera parcial y/o total en los motores de combustión interna. Estas mezclas comportan una mejora de la combustión y una reducción de las emisiones a la atmósfera, ya que la adición de etanol a la bencina comporta un aumento del octanaje en la mezcla gracias al alto contenido en oxígeno del alcohol. Un grado más alto de octanaje en la gasolina da más rendimiento a los motores.La manera más común y sencilla de utilizar este combustible es mezclarlo parcialmente en la gasolina hasta un 10 o 15 % (E10 o E15). Aunque en esta proporción no resulta necesario ningún tipo de modificación del motor, pequeñas modificaciones en la relación de compresión y la relación aire/combustible mejoran la potencia y hacen disminuir el consumo con respecto a la bencina. A medida que aumenta la proporción de alcohol a la mezcla, se libera menos cantidad de contaminantes a la atmósfera, especialmente de monóxido de carbono (CO). Por este motivo, en muchos estados de los EUA se está impulsando el uso de pequeñas cantidades (un 5 % en forma de aditivo) de bioetanol a las bencinas, con la finalidad de fomentar el uso de recursos renovables no contaminantes. Una forma muy particular de utilización de estos combustibles es en forma de esteres: el ETBE (Etil Terciario Butil Éter) se usa como sustituto del MTBE (Metil Terciario Butil Éter), aditivo oxigenante de origen fósil que se ha empleado durante mucho tiempo en las bencinas. Una adición de hasta el 10 % de ETBE en las bencinas es la mejor forma de utilizar el bioetanol en la actualidad, según afirman los expertos.

EL RECICLAJE DE LOS ACEITES DE FREIR

A través del reciclaje de los aceites de freír usados conseguimos un doble propósito. Por una parte, garantizamos la producción de biodiesel con un coste más bajo y, por otra, aprovechamos un residuo valioso que de otra forma se convertiría en un problema tanto ecológico como económico. El reciclaje de estos residuos oleicos comporta la optimización del producto en todo su ciclo de vida. Además, con el reciclaje de los residuos generados en nueva materia prima estamos contribuyendo a la utilización de tecnologías más limpias. Los aceites orgánicos recuperados provienen de actividades alimentarias como la restauración, la industria o el sector doméstico. La recuperación de este residuo mejora la depuración de los sistemas de saneamiento, disminuye la producción de residuos en la planta depuradora, mejora el funcionamiento de los depósitos de aireación de las depuradoras y disminuye los vertidos de grasas al medio natural. La eliminación de los aceites vegetales residuales de la red de alcantarillado comporta una reducción notable de los costes en materia de saneamiento.