Antecedentes

Los combustibles son una fuente de energía de gran importancia en la actualidad, utilizados en mayor medida para el transporte vehicular. Ante la creciente demanda de combustibles en el mercado, el panorama mundial parece acercarse a una crisis económica debido a la gran dependencia de combustibles fósiles, como son la gasolina y el diésel.

El biocombustible que ha presentado mayor beneficio y aplicación debido a su semejanza con el diésel convencional es el biodiésel, el cual ha sido utilizado desde hace 20 años en Europa con resultados satisfactorios, empleado principalmente en mezclas desde 5% hasta 40% con el combustible diésel comercial [2].

La idea de usar aceites vegetales como combustible para los motores de combustión interna data de 1895, cuando Rudolf Diesel desarrolló su motor. En la presentación del motor diésel en la Exposición Mundial de París en 1900, el Ing. Diesel usó aceite de maní como combustible [1].

La principal forma de utilización de los biocombustibles es, la combustión para producir calor aplicable a calefacción urbana, a procesos industriales o a la generación de electricidad, así como a la carburación en motores térmicos, tanto de explosión como de combustión interna.

La alta viscosidad de los aceites, aproximadamente 10 veces más que el diésel, fue limitante en su utilización, debido a que esto implicaba una pobre atomización del combustible y se obtenía una combustión incompleta. Sin embargo, el resurgimiento de la idea de Diesel de emplear aceites vegetales en sus motores, empieza a cobrar fuerza nuevamente hacia finales del siglo XX con el incremento en los precios del petróleo, lo que genera el reciente boom de los biocombustibles líquidos a nivel mundial. La situación ambiental, la búsqueda de nuevas fuentes de energía y la gran dependencia del petróleo han llevado al desarrollo de los biocombustibles, que son combustibles orgánicos primarios y/o secundarios derivados de la biomasa. Estos pueden ser sólidos, gaseosos o líquidos.

El uso del biodiésel como combustible vehicular reduce significativamente las emisiones contaminantes, y ayudaría a minimizar la dependencia que hay hacia los combustibles fósiles.

¿Qué es la biomasa?

La biomasa es la utilización de la materia orgánica como fuente energética. En el contexto energético, la biomasa puede considerarse como la materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía. Estos recursos biomásicos pueden agruparse de forma general en agrícolas y forestales.

La valoración de la biomasa puede hacerse a través de cuatro procesos básicos mediante los que puede transformarse en calor y electricidad: combustión, digestión anaerobia, gasificación y pirólisis.

¿Qué es el biodiésel?

El biodiésel es un biocombustible derivado de biomasa renovable para uso en motores de combustión interna con ignición por compresión u otro tipo de energía que pueda sustituir, total o parcialmente, algún combustible de origen no renovable. El biodiésel es biodegradable, no tóxico, genera bajos perfiles de emisión, contribuyendo de esta manera a la disminución de gases de efecto invernadero.

El uso de biodiésel en el sector de transporte, específicamente en motores convencionales de combustión interna, reduce las emisiones de hidrocarburos no quemados, monóxido de carbono, sulfuros, compuestos aromáticos y material particulado. Estas reducciones aumentan a medida que se incrementa el contenido de biodiésel en la mezcla, de manera que cuando se utiliza 100% de biodiésel en los motores, es posible reducir las emisiones hasta en 75% si se compara con el uso de diésel convencional obtenido del petróleo [2]. El biodiésel es completamente compatible para ser mezclado con diésel proveniente de la industria del petróleo.

Tabla 1. Ventajas e inconvenientes del biodiésel como combustible vehicular

Ventajas

Incovenientes

El biodiésel es un recurso renovable, biodegradable y no tóxico.

El biodiésel posee alrededor de 8% menos energía por litro que el diésel, viéndose afectada la potencia y el consumo del motor.

Es oxigenado, lo que hace que produzca menores emisiones de monóxido de carbono, hidrocarburos no quemados y partículas de humo, contribuyendo a la disminución de los gases de efecto invernadero.

Abajo de los 0° C pueden existir problemas de congelación y depósitos en el motor.

Puede ser usado directamente en motores de inyección directa, sin necesidad de adaptaciones especiales.

Aumento de las emisiones de aldehídos y de NOx.

El desempeño de los motores registra diferencias significativas en relación con los combustibles fósiles, debidas a su alto poder lubricante.

Requiere grandes superficies de terreno para obtener materia prima.

El manejo es más seguro, pues posee un punto de inflamación (flash point) muy alto.

Puede disolver sedimentos presentes en el sistema de combustible del motor y causar obstrucciones de filtros en su primer uso en motores que operan con diésel, por lo que se recomienda hacer limpieza al cambiar de diésel a biodiésel.

Los gases resultantes de la combustión no contienen SOx, principales causantes de la lluvia ácida.

El biodiésel se oxida con más rapidez que el diésel, característica que puede ser un problema para su almacenamiento a largo plazo.

Puede reducir la dependencia de combustible fósil del país.

No es compatible con algunos tipos de materiales como plásticos, caucho, cobre, plomo y zinc.

Puede reducir las importaciones de diésel en el país.

El biodiésel rezagado se vuelve ácido y forma sedimentos, fuera de los estándares de calidad.

Fuente: Linaza, Diego, “Antecedentes generales sobre biodiésel”, Master en Energías Renovables, UNIZAR, 2008.

Tabla 2. Cuadro comparativo entre propiedades del diésel y el biodiésel

Propiedad

Diésel

Biodiésel

Estándar del combustible

ASTM D975

ASTM PS 121

Composición del combustible

C10-C21 HC

C12-C22 FAME

Poder calorífico bajo, BTU/Gal

131.295

117.093

Viscosidad cinemática, @ 40°C

1.3-4.1

1.9-6.0

0.85

0.88

Carbón, % peso

87

77

Hidrogeno, % peso

13

12

0

11

Azufre, % peso

0.05 máx.

0

Temperatura de ebullición, °C

188-343

182-338

-15 a 5

-3 a 12

40-55

48-65

15

13.8

Gravedad específica kg/L @ 60°F

Oxígeno, % peso

Punto de espesamiento, °C Número de cetano Relación estequiométrica aire/combustible, P/P

Fuente: Biodiesel handling and Use Guidelines, NREL/TP-580-30004.

Proceso de obtención de biodiésel

Girasol

Soja

Colza

Palma

Aceite de cocina usado

ACEITES VEGETALES

TRANSESTERIFICACIÓN (lipasas inmovilizadas) GLICEROL

BIODIÉSEL Fuente: Arroyo, Acebal, de la Mata, Isabel, “Biocatálisis y biotecnología”, CSIC, Madrid, 2014.

METANOL

Beneficios del uso de biodiésel

Bajo contenido de azufre. Combustión más completa debido a la presencia de oxígeno en su composición química. Menor emisión de partículas contaminantes. Producción a partir de materia renovable. Durante su producción se forma como subproducto glicerina, que es de gran importancia industrial. Número de cetano mayor al del diésel de petróleo. Punto de inflamación más alto, permitiendo un almacenamiento más seguro.

Los motores diésel de hoy requieren un combustible que sea limpio al quemarlo, además de permanecer estable bajo las distintas condiciones en las que opera. El biodiésel es el único combustible alternativo que puede usarse directamente en cualquier motor diésel, sin ser necesario ningún tipo de modificación. Como sus propiedades son similares al combustible diésel de petróleo, se pueden mezclar ambos en determinada proporción. Como inconvenientes, presenta un menor poder calorífico (alrededor de 10%) y un comportamiento inferior a bajas temperaturas, con tendencia a solidificarse en condiciones de frío extremas, lo que obliga a que deba ser tratado con compuestos específicos. El ciclo del biodiésel resulta ser de gran importancia, ya que por medio de procesos sencillos e incluso naturales se provee este combustible alternativo, que puede llegar a ser competidor de las sustancias energéticas convencionales. Su uso generalizado ayudaría a reducir la dependencia mundial que se tiene actualmente de los combustibles fósiles, así como aumentar la competencia del sector productivo, incorporando un nuevo producto energético en el sector transporte.

Situación del biodiésel en México

Actualmente en México, el biodiésel se utiliza en una proporción bastante reducida en el sector transporte. Para que sea una opción viable, se debe establecer una estrategia gradual de introducción al país, con la instalación de plantas productoras de biodiésel, infraestructura de distribución, estímulos fiscales, sustitución de cierto porcentaje de diésel de petróleo por biodiésel, etc. En cuanto a materias primas, también se requieren medidas forestales que permitan plantaciones necesarias para obtener el biocombustible, así como su cuidado, evitando la formación de plagas y contaminación de insumos agrícolas. El costo de producción de un litro de biodiesel asciende a 6.30 pesos, más dos o tres pesos adicionales de costos logísticos [3]. En comparación con el diésel de petróleo que tiene un precio de venta de $14.20 por litro [4], si tomamos el valor más alto de producción de biodiésel que sería de $9.30, la diferencia con respecto al precio del diésel de petróleo es $4.9, lo cual es aproximadamente el 35% de ganancia, que vuelve rentable al biodiésel en el mercado, aunque poco atractivo para un proyecto de inversión. Por lo anterior, cabe mencionar que debe ser gradual la introducción de biodiésel para sustituir cierto porcentaje de diésel como combustible en el país, y la dirección para generalizar su uso va encaminada a reducir el costo de producción, analizando cada una de las variables que influyan en este valor. Al contar con un costo de producción bajo, el precio de venta del biodiésel, incluyendo impuestos, puede llegar a competir significativamente en el mercado con el precio del diésel.

El ciclo del biodiésel Aceite vegetal crudo

Semillas

Aceite vegetal refinado Alcohol

Extracción

Refinado

Energía

Oleaginosas

Transesterificación Fotosíntesis

Vehículos

Glicerina Biodiésel

Industria alimentaria

Industria cosmética

Mesografía

1.Lizana, Diego, “Antecedentes generales sobre biodiésel”, Master en energías renovables, UNIZAR, España, 2008. 2.García, Alfaro, Ruiz, Esteban, “Estudio de prefactibilidad para la generación de biodiésel a partir de aceite quemado en el restaurante Tip Top, Estelí, Nicaragua.”, Facultad de Tecnología de la industria, Nicaragua, 2012. 3.Riegelhaupt, Espinoza, Francisco, “La fiebre de plantaciones para Biodiésel de Jatropha”, La Jornada, México. Consultado: 15 de Mayo de 2015. http://ciencias.jornada.com.mx 4.www.appa.es. Consultado: 9 de Mayo de 2015. 5.Maldonado, A., 2010, “Recopilación de aspectos importantes sobre Biodiésel”, Presentación en Power Point, CONUEE. 6.Masera, Rodriguez, Lazcano, Horta, Macedo, Trindade, Trhän, Probst, Weber, Michael, “Potenciales y Viabilidad del Uso de Bioetanol y Biodiésel para el Transporte en México”, SENER/GTZ, México, Noviembre 2007. 7.BioSC, 2015, Ficha técnica biodiésel B-100, Santa Marta, Colombia. 8.Rodríguez, Ivet, “Biodiésel: de la cocina al motor”, CNN Expansión, México, Noviembre 2011. 9.www.conuee.gob.mx Consultado: 2 de Mayo de 2015. 10.www.excelsior.com.mx Consultado: 9 de Mayo de 2015.

Elaborado en la Dirección de Movilidad y Transporte Colaborador: Ignacio Senobio Rojas

www.conuee.gob.mx Av. Revolución 1877, Col. Loreto, Del. Álvaro Obregón, C.P., 01090, México, D.F., Tel. (55) 3000 1000 Ext. 1211, 1213 y 1215