3. ¿Qué entidades fomentan el desarrollo de estos productos? 4. ¿Cómo contaminan los biocombustibles? 5. ¿Cuáles son las utilidades de los biocombustibles? 6. ¿Cuáles son las fuentes de los biocombustibles en el mundo? 7. ¿Qué proyectos existen en el mundo acerca de este tema? 8. ¿Que países desarrollan estos productos? 9. ¿Qué personas o entidades se oponen al desarrollo de los biocombustibles? 10. Otras alternativas para producir energía 11. ¿Qué materiales se utilizan para la producción de los biocombustibles? 12. ¿Cuál es la historia de los biocombustibles? 13. ¿Cuál es la clasificación de los biocombustibles? 14. ¿Cuáles son las relaciones de consumo de energía, producción, precio entre los biocombustibles y petróleo?
Los biocombustibles contienen componentes derivados a partir de biomasa, es decir, organismos recientemente vivos o sus desechos metabólicos. Los biocomponentes actuales proceden habitualmente del azúcar, trigo, maíz o semillas oleaginosas.
Todos ellos reducen el volumen total de CO2 que se emite en la atmósfera, ya que lo absorben a medida que crecen y emiten prácticamente la misma cantidad que los combustibles convencionales cuando se queman.
Se denomina así a aquellos combustibles de origen biológico. En tal sentido y siendo estrictos, incluso el petróleo sería un biocombustible en tanto procede de restos fósiles de seres vivos, sin embargo se tiende a llamar biocombustible a aquellos combustibles de origen biológico y que son renovables a partir de los restos orgánicos de donde proceden.
Existen biocombustibles sólidos, líquidos y gaseosos, utilizándose los sólidos en procesos de combustión en calderas, los líquidos en motores de combustión interna y los combustibles gaseosos, que se obtienen a partir de biomasa diversa mediante pirolisis o gasificación, son quemados en calderas como en motores.
EL BIODIESEL
Obtenido a partir de aceites provenientes de semillas oleaginosas (girasol, colza o canola, soja, coco, etc.), de frutos oleaginosos (palma y otros), de aceites vegetales de desecho (aceite de fritura usados) o grasas animales. Los aceites o grasas deben pasar por un proceso denominado transesterificación1, para obtener el biodiesel. El procedimiento se inicia calentando el aceite, para luego mezclarlo con las cantidades adecuadas de alcohol metílico y un elemento catalizador, posteriormente es lavado con agua acidificada. Finalmente se obtiene el biodiesel y como subproducto se tendrá el glicerol (glicerina). Este producto final estará listo para ser incorporado al combustible diesel común.
1Transesterificación: Es la reacción de sustitución de un alcohol por otro éster en presencia de un catalizador ácido o alcalino. Si la reacción se realiza con metanol se obtienen ésteres metílicos de los ácidos grasos, de especial importancia para sustituir al petróleo. Los resultados proporcionados por el metil-éster del aceite vegetal en motores de combustión de inyección directa han sido satisfactorios. Indica una mejora en el proceso de combustión. Los resultados mejoran si se usan mezclas del éster con gasóleo. En cuanto a los óxidos de nitrógeno, se aprecia una reducción respecto al gasóleo a bajas y medias cargas, produciéndose un aumento considerable a regímenes de funcionamiento elevados.
EL BIOETANOL
Obtenido a partir del alcohol proveniente de distintas plantas como la caña de azúcar, la remolacha, maíz, residuos forestales y otros. El producto se obtiene por la fermentación de plantas, que dan lugar a un alcohol etílico. Este producto debe además ser sometido a un proceso que lo libere de agua, sólo entonces el producto está listo para ser mezclado con la gasolina común, que además de oxigenarla permite aprovechar el alto nivel de octano que posee. El alcohol etílico de origen vegetal se obtiene por fermentación de materias primas azucaradas con un grado alcohólico inicial del 10 al 15%, pudiéndose concentrar más tarde hasta obtener alcohol hidratado o llegar hasta el alcohol absoluto tras un proceso de deshidratación.
EL BIOGAS
El biogás resulta de la fermentación de los desechos orgánicos. Es importante destacar que este combustible es una alternativa más en la matriz energética del país.
El biogás es un gas combustible que se genera en medios naturales o en dispositivos específicos, por las reacciones de biodegradación de la materia orgánica, mediante la acción de microorganismos (bacterias metanogénicas, etc.), y otros factores, en ausencia de aire (esto es, en un ambiente anaeróbico).
ACEITES VEGETALES
Los aceites vegetales son las reservas energéticas que acumulan las plantas en sus semillas para que cuando estas germinen tengan alimento suficiente durante el tiempo que precisen hasta su autonomía. El girasol se usa principalmente para obtener aceite de sus semillas con destino a la alimentación humana, por presentar gran cantidad de ácidos grasos no saturados en los triglicéridos que la componen. Los procesos de obtención de los aceites vegetales que se pueden emplear para la obtención de biocombustibles no difieren nada de los clásicos empleados por la industria oleíca con fines comestibles. Proceso: Recolección - > Limpieza -> Molienda -> Cocción -> Extracción -> Aceite crudo -> filtración y purificación (mucílagos) -> refinación -> aceite refinado -> Conservantes.
OBTENCIÓN
Hay varias maneras de clasificar los distintos combustibles que pueden obtenerse a partir de la biomasa. Quizás la más pertinente es por el proceso de producción necesario antes de que el combustible esté listo para el uso.
Uso directo. La biomasa empleada sufre sólo transformaciones físicas antes de su combustión, caso de la madera o la paja. Puede tratarse de residuos de otros usos: poda de árboles, restos de carpintería, etc.
Fermentación alcohólica. Se trata del mismo proceso utilizado para producir bebidas alcohólicas. Consta de una fermentación anaeróbica liderada por levaduras en las que una mezcla de azúcares y agua (mosto) se transforma en una mezcla de alcohol y agua con emisión de dióxido de carbono. Para obtener finalmente etanol es necesario un proceso de destilación en el que se elimine el agua de la mezcla. Al tratarse de etanol como combustible no puede emplearse aquí el método tradicional de destilación en alambique, pues se perdería más energía que la obtenida. Cuando se parte de una materia prima seca (cereales) es necesario producir primero un mosto azucarado mediante distintos procesos de triturado, hidrólisis ácida y separación de mezclas.
Transformación de ácidos grasos. Aceites vegetales y grasas animales pueden transformarse en una mezcla de hidrocarburos similar al diesel a través de un complejo proceso de esterificación, eliminación de agua, transesterificación, y destilación con metanol, al final del cual se obtiene también glicerina y jabón.
Descomposición anaeróbica. Se trata de nuevo de un proceso liderado por bacterias específicas que permite obtener metano en forma de biogás a partir de residuos orgánicos, fundamentalmente excrementos animales. A la vez se obtiene como un subproducto abono para suelos.
INSTITUCIONES QUE FOMENTAN LOS BIOCOMBUTIBLES
El gobierno de Brasil es el mayor promotor de este producto por lo tanto es el pionero en la regulación del mismo.
Hacia fines del año 2006 los gobiernos de los Estados Unidos de América y la República Federativa del Brasil conformaron la llamada Comisión Interamericana del Etanol, con el objetivo central de lograr un incremento sustancial de la producción y empleo del etanol en el mundo.
La industria automotriz brasilera a partir del año 2003 comenzó a fabricar vehículos con capacidad de funcionar tanto con gasolina como con bioetanol, conocidos como “vehículos flex”. Existen en el mercado sesenta y tres de estos modelos con las marcas Citroën, Fiat, General Motors, Honda, Mitsubishi, Peugeot, Toyota y Volkswagen.
El Banco Interamericano de Desarrollo anunció la aprobación de una donación de US$750.000 de su Fondo de Energía Sostenible y Cambio Climático (SECCI por sus siglas en inglés), para el desarrollo de estudios de factibilidad para producción de biocombustibles, que se realizarán en una primera etapa en Haití, El Salvador y República Dominicana.
Otra institución que apoya es PROCISUR Programa Cooperativo para el Desarrollo Tecnológico Agroalimentario y Agroindustrial del Cono Sur.
El BioDiesel
El biodiesel es uno de los combustibles ecológicos, mas fácil de elaborar, con resultados exitosos para los vehículos a diesel, usos varios y el ambiente.
Podemos decir que es un ECOCOMBUSTIBLE proveniente de recursos renovables, ya que se obtiene de los aceites vegetales, tales como: colza, girasol, algodón, canola, palma africana, corozo, aceites comestibles ya usados (el de su propio negocio o industria), etc. ó bien de grasas animales, o combinados .
Podemos usar directamente los aceites vegetales con cambios técnicos en los motores, ó bien el biodiesel sin casi ningún cambio en el motor del vehiculo, o mezclar con diesel, kerosene o solventes.
En este artículo tocaré únicamente el tema de la elaboración de BIODIESEL a nivel artesanal. Por supuesto, se puede llegar a tecnificar de tal manera que la producción industrial sea viable, segura y obtener un producto de máxima calidad.
Para la fabricación de BIODIESEL es necesario considerar detenidamente las variables, los ingredientes a utilizar, para obtener los mejores resultados. Estos son:
Aceite vegetal
Soda cáustica (hidróxido de sodio)
Metanol (alcohol metílico )
1. Los aceites vegetales
Acondiciónelos para obtener los mejores resultados. Lávelos (eliminación de impurezas y ácidos grasos libres). Climatícelos (para evitar cristales a bajas temperaturas). Deséquelos (elimine la humedad, agua)
1.1. Lavado
Ácidos grasos libres en el aceite vegetal: Si el aceite escogido tiene un grado muy alto de ácidos grasos libres, puede causarle problemas en la separación del biodiesel y la glicerina formada en la reacción (transesterificacion).
Estos ácidos grasos libres forman jabón con el metóxido de sodio que tendrá que adicionar, emulsionando la grasa y la glicerina formada, obteniendo una masa gelatinosa sin fases posibles de separación. Así, que es necesario asegurarse que no tenga acidez libre, esto lo puede lograr de la siguiente manera:
Antes de iniciar el proceso, lave el aceite con agua cáustica. Para diez (10) litros de aceite vegetal liquido adicione dos (2) litros de solución cáustica. La solución cáustica es: 250 gramos (¼ de kilo) de soda cáustica en escamas disueltos en 2 litros de agua.
El aceite vegetal y la solución cáustica se ponen en contacto, se calienta y agita levemente y se deja reposar por 24 horas. Esto hará que los ácidos grasos libres reaccionen con la soda cáustica formando jabón, que ira la fondo del recipiente.
Esta solución jabonosa la drena del fondo, podrá utilizarla para lavar equipos, pisos, etc. y el aceite flotante quedara sin ácidos grasos libres.
Por supuesto, con análisis químicos se puede definir técnicamente la acidez libre y neutralizarla exactamente. Pero en este artículo pretendo indicar una producción artesanal.
1.2. Climatización del aceite vegetal
Es necesario tomar en consideración, que el biodiesel, deberá mantenerse fluido, sin pequeñas partículas sólidas (cristales ), o gelatinoso, en temperaturas ambientales bajas, porque de lo contrario obstruirá el filtro del combustible.
Esto también pasa con el diesel, al cual le adicionan anticongelantes para evitarlo. Por lo que es necesario escoger bien el aceite vegetal a utilizar, ó adicionarle aditivos que evitan la formación de cristales.
Si ponemos como parámetro de temperatura, para nuestra región, tropical (Guatemala), cinco (5) grados centígrados. Deberíamos considerar un aceite vegetal winterizado, climatizado, para que a esa temperatura permanezca fluido, sin cristales que lo opaquen, o bien adicionarle un aditivo que lo evite: EVA (ethylene vynil acetate), éteres de glicoles.
O bien climatícelo Ud. mismo: caliente el aceite, luego coloque el aceite a la temperatura de 5 grados centígrados, por unas 24 horas, observará dos fases, la parte baja, son los cristales que a esa temperatura son sólidos (grasas saturadas) y en la parte superior quedarán los aceites líquidos (grasas insaturadas), que son los que utilizará para elaborar el biodiesel. La parte sólida la puede utilizar como grasa lubricante.
Otra forma de evitar cristales o incremento de la viscosidad en el Biodiesel en bajas temperaturas ambientales es combinar, al final de la producción, Diesel y Biodiesel, aprovechando las características del combustible diesel que se encuentra en el mercado.
Sugiero una mezcla del 20 % de biodiesel y 80 % de diesel (B20) para empezar el ensayo en donde lo vaya a utilizar y luego ir subiendo el contenido de biodiesel a conveniencia, hasta llegar al 100 % de biodiesel (B100).
1.3. Desecado - Agua en aceite vegetal
Para comprobar la existencia de agua, coloque el aceite en un frasco de vidrio. Debe estar completamente cristalino. Si lo ve algo opaco, translucido, es porque posee agua.
Es necesario evitar que el aceite pueda contener agua en solución, ya que tendrá problemas en la separación del biodiesel y en la calidad del mismo. Para eliminar el agua, sencillamente caliente el aceite a unos 70 a 80 grados centígrados por varias horas.
2. Metoxido de sodio
Este es el ingrediente que reaccionará químicamente con el aceite
vegetal para producir el Biodiesel. Para prepararlo necesita (paso 3.4):
Metanol (alcohol metílico)
Hidróxido de sodio en escamas (soda cáustica, 96% pureza)
Puede utilizar también Etanol (alcohol etílico) pero se necesita experiencia en Ing. Química para llevar a cabo el proceso. Así que en este caso es mejor utilizar metanol.
El metanol es venenoso tenga cuidado de aspirarlo. El metanol y el hidróxido de sodio, son materiales que absorben el agua ambiental con mucha facilidad, así que lleve a cabo esta operación (3.4) lo mas rápido posible. Recuerde que el agua es un enemigo para este proceso.
3. Proceso de elaboración del BIODIESEL
Para un (1) litro de aceite vegetal. Si desea elaborar una cantidad mayor, simplemente multiplique las cantidades aquí indicadas por el numero de litros que desea producir. Use recipientes de acero inoxidable.
3.1. Caliente un (1) litro del aceite vegetal que acondicionó
anteriormente (paso 1). Puede hacerlo en un recipiente de acero inoxidable. Eleve la temperatura a unos 50 grados centígrados .
3.2. Pese 3.5 gramos de soda cáustica en escamas, 96% de
pureza.
3.3. En otro recipiente limpio y seco, coloque 200 centímetros cúbicos de Metanol.
3.4. Mezcle la soda cáustica (paso 3.2) con el metanol (paso 3.3) hasta disolverla. Observará que la temperatura sube en algunos grados. Mezcle con una espátula hasta lograr la solución completa de la soda cáustica. Esta solución es venenosa y dañina para la piel. Tome las
precauciones del caso (guantes de hule, anteojos, etc).
3.5. Adicione sobre el aceite vegetal (paso 3.1) la solución de metoxido de sodio (paso 3.4), poco a poco, mezcle con una espátula por unos quince minutos. Al inicio es viscoso y luego menos viscoso.
3.6. Deje reposar el producto, si todo fue bien, en cosa de 30 minutos Ud. observara dos fases; en la parte superior una fase liquida y dorada (biodiesel) y en la parte inferior una parte café (glicerina y jabón).
3.7. Déjelo reposar por 24 horas, sifonee la parte superior que es el biodiesel. La parte inferior es la glicerina y el alcohol en exceso.
A nivel industrial puede recuperar el metanol que se encuentra en esta fase por destilación, además, refinar la glicerina, que tiene muy buena demanda por sus múltiples usos. O bien venderla tal cual, a alguna industria jabonera, de cosméticos, etc.
De esta forma Ud. ha obtenido "BIODIESEL" de una forma artesanal. Como podrá observar es sumamente sencillo, pero para utilizarlo formalmente en vehículos, es recomendable implementar controles de calidad, para hacer cumplir el producto con las normas internacionales de calidad de combustibles. Además, es necesario cambiar ciertas mangueras plásticas ó caucho del vehiculo, empaques, sellos, diafragmas, etc., pues el biodiesel podría dañarlas. El poder limpiador del biodiesel puede arrastrar suciedad existente en el sistema de diesel causando problemas en la ignición del vehiculo.
Pero hay una serie de usos que aceptan la calidad obtenida sin mayores parámetros de calidad química, así por ejemplo: lavado de piezas de equipos, lubricante industrial excelente (afloja piezas, limpiador, protector, etc), combustible para el quemador de calderas y otros. Algunas características comparativas entre diesel y biodiesel son las siguientes:
BIODIESEL
DIESEL
Poder calorífico inferior (kcal/kg.) aprox.
9,000
10,000
Punto de inflamación oC
120 - 170
60 - 80
Numero de cetanos
48 - 60
46
Relación aire/combustible
13 - 14
15
El costo de la producción del BIODIESEL, dependiendo del aceite vegetal que se utilice:
Cceite vegetal virgen (AVV) o aceite vegetal usado (AVU), debería encontrarse entre los US $2.50 a US $1.50 por galón.
