Biocombustibles

Biocombustibles

Los biocombustibles se producen orgánicamente y a diferencia de los combustibles fósiles son una fuente de energía renovable.
Los biocombustibles provienen de la biomasa: materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía.
Para la obtención de los biocombustibles se pueden utilizar especies de uso agrícola tales como el maíz o la mandioca, ricas en carbohidratos, o plantas oleaginosas como la soja, girasol y palmas. También se pueden emplear especies forestales como el eucalipto y los pinos.
Al utilizar estos materiales se reduce el CO2 que es enviado a la atmosfera terrestre ya que estos materiales van absorbiendo el C02 a medida que se van desarrollando, mientras que emiten una cantidad similar que los combustibles convencionales en el momento de la combustión.
En Europa y Estados Unidos ha surgido diversa normativa que exige a los provedores mezclar biocombustibles hasta un nivel determinado. Generalmente los biocombustibles se mezclan con otros combustibles en cantidades que varian del 5 al 10%

Obtención de biocombustibles

Según la naturaleza de la biomasa y el tipo de combustible deseado, se pueden utilizar diferentes métodos para obtener biocombustibles: procesos mecánicos (astillado, trituración, compactación), termoquímicos (combustión, pirolisis y gasificación), biotecnológicos (micro bacterianos o enzimáticos) y extractivos. Cada uno de estos procesos se inicia con la biomasa vegetal que se forma a partir del proceso de fotosíntesis, con el aporte de la energía solar que captan y transforman estos organismos.
Proceso de obtención de Biocombustibles
Técnicas Fermentación Digestión anaerobia
Productos Etanol, Varios Biogas, CO2, CH4
Aplicaciones Transporte, Industria Química Calefacción, Electricidad
Cada técnica depende del tipo de biomasa disponible. Si se trata de un material seco puede convertirse en calor directo mediante combustión, el cual producirá vapor para generar energía eléctrica. Si contiene agua, se puede realizar la digestión anaeróbica que lo convertirá en metano y otros gases, o fermentar para producir alcohol, o convertir en hidrocarburo por reducción química. Si se aplican métodos termoquímicos es posible extraer metanol, aceites, gases, etc. El método de la digestión por el cual se obtiene biogás es el más empleado.

Clasificación de las distintas clases de Biocombustibles

Bioetanol
El bioetanol es un alcohol que se fabrica en su mayor parte mediante un procedimiento similar al de la cerveza. A lo largo de este proceso los almidones son convertidos en azúcares, éstos sufren una fermentación que los transforma en etanol, y éste es destilado en su forma final.
Es producido principalmente a partir de caña de azúcar o maíz (el maíz es mezclado con un poco de cebada o trigo en algunos casos), cuyos hidratos de carbono son fermentados a etanol por las levaduras del género Saccharomyces.
La caña de azúcar representa la fuente más atractiva para la producción de etanol, debido a que los azúcares que contiene son simples y fermentables directamente por las levaduras. Sin embargo, su mayor inconveniente es que resulta cara como materia prima debido a que los cultivos como el maíz son ricos en almidón, un hidrato de carbono complejo que necesita ser primero transformado en azúcares simples. Este proceso recibe el nombre de sacarificación y, al producirse un paso más en la producción, se aumenta el coste.
La producción puede llevarse a cabo tanto a partir de residuos agrícolas, forestales, industriales o urbanos. Los desechos agrícolas y forestales, materias primas ricas en celulosa, son las que más abundan y cuya utilización tiene un menor coste. A pesar de esto, no resulta rentable en la actualidad la obtención de etanol a partir de estos residuos, debido a que la conversión de la celulosa en azúcares fermentables es un proceso complejo y costoso.
En la actualidad, los principales productores de alcohol como combustible son Brasil, Estados Unidos y Canadá. Brasil realiza la producción a partir de la caña de azúcar y lo emplea tanto como “hidro-alcohol” (95% etanol), como de un aditivo de la gasolina (24% de etanol). Estados Unidos y Canadá basan su producción en el maíz (combinado con un poco de trigo y cebada) y es el biocombustible que más se utiliza en diferentes formulaciones que van desde el 5% al 85% de etanol. Más de 5.670 millones de litros aproximadamente (1.500 millones de galones.) se agregan por año a la gasolina con el objetivo de optimizar el rendimiento de los vehículos y disminuir la polución atmosférica.

Biodiésel
Se denomina biodiésel al éster que se produce a partir de diversos tipos de grasa o aceite, que pueden ser tanto de origen vegetal, como los aceites de soja, colza o girasol, como de origen animal.
La elaboración del biodiésel está basada en la llamada transesterificación de los glicéridos, mediante la utilización de catalizadores. Desde el punto de vista químico, los aceites vegetales son triglicéridos, es decir tres cadenas moleculares largas de ácidos grasos unidas a un alcohol, el glicerol. En la reacción de transesterificación, una molécula de un triglicérido reacciona con tres moléculas de metanol o etanol para dar tres moléculas de monoésteres y una de glicerol. Estos ésteres metílicos o etílicos (biodiésel) se mezclan con el combustible diésel convencional en cualquier proporción o se utilizan como combustible puro (biodiésel 100%) en cualquier motor diésel. El glicerol desplazado se recupera como un subproducto de la reacción.

Ventajas a partir de la utilización de Biodiesel
Debido a que no contiene azufre, no genera emanaciones de este elemento, las cuales son causantes de las lluvias ácidas.
Se produce una mejor combustión, que tiene como resultado la reducción del humo visible en el arranque de un 30% aproximadamente.
Reduce las emanaciones de CO2, CO, partículas e hidrocarburos aromáticos.
Resultan menos contaminantes y letales para la flora y fauna marina que los combustibles fósiles en caso de producirse algún vertido en mares o ríos.
Degradación mas rápida que los precombustibles.
Genera menos elementos nocivos en el momento de la combustión que los combustibles tradicionales
Menor irritabilidad para la piel humana.
Prolonga la vida útil de los motores actuando como lubricante.
Su transporte y almacenamiento es más seguro que el de los derivados del petróleo.

Biogás
Se denomina biogás a aquel gas creado mediante la fermentación bacteriana de la materia orgánica, en ausencia de oxigeno. Puede realizarse tanto en medios naturales como en dispositivos específicos para la creación del gas. El producto obtenido se encuentra conformado principalmente por metano, dióxido de carbono y monóxido de carbono, aunque también se encuentran otros gases en menor proporción.
Para su obtención, se puede utilizar como materia prima la excreta animal, la cachaza de la caña de azúcar, los residuales de mataderos, destilerías y fábricas de levadura, la pulpa y la cáscara del café, así como la materia seca vegetal.
Son cuatro los tipos de bacterias que intervienen en la fermentación:
Las hidrolíticas, que producen ácido acético, compuestos monocarbonados, ácidos grasos orgánicos y otros compuestos policarbonadosl.
Las acetogénicas, productoras de hidrógeno.
Las homoacetogénicas, que pueden convertir una cantidad considerable de compuestos carbonados en ácido acético.
Las metanogénicas, productoras del gas metano, principal componente del biogás, con una proporción de 40 a 70 % de metano (CH4).

Consumo

Muchos vehículos utilizan biocombustibles a base de metanol y etanol mezclado con gasolina. Se puede obtener etanol a partir de la caña de azúcar, de la remolacha o el maíz. En algunos países como la India y la China producen biogás a partir de la fermentación natural de desechos orgánicos (excrementos de animales y residuos vegetales). 

Fuente: Wikipedia.org