En esta época donde está la urgente necesidad de reducir la contaminación, los llamados combustibles fósiles son los que estań en la mira de gobiernos y empresas, pues casi todos están buscando formas de dejar de usarlos, e ir en pro de energías alternativas como el biocombustible.
En este artículo de hoy trataremos todo sobre el biocombustible, sus diferentes tipos, ventajas y desventajas, entre otros.
¿Qué es el Biocombustible?
Un biocombustible, también conocido con el nombre biocarburante, es una mezcla de hidrocarburos que es utilizada como combustible para motores de combustión interna.
El biocombustible deriva de la biomasa, es decir una materia orgánica que se genera mediante un proceso biológico, ya sea natural o provocado por el hombre, y que se puede utilizar como fuente de energía. La caña de azúcar es un buen ejemplo de biomasa, ya que a partir de ella se hace el bioetanol.
Muchos opinan que en realidad la palabra correcta en lugar de biocombustible sería «agrocombustible», ya que el prefijo «bio» genera confusiones y le brinda al término puntos positivos que en realidad no tiene.
Obtención del biocombustible
Para obtener biocombustible se utilizan distintos tipos de plantas, como por ejemplo plantas de maíz y de mandioca, las cuales poseen muchos carbohidratos.
También son útiles algunas plantas oleaginosas, como es el caso del girasol, la soja y también las palmas. En algunos casos se utilizan especies de árboles, como eucaliptos y pinos por ejemplo.
Al utilizar estos materiales biológicos para generar biocombustible, se reduce la cantidad de dióxido de carbono que se envía hacia la atmósfera terrestre debido a que los mismo absorben el mencionado CO2 mientras se desarrollan.
En el momento de la combustión, suelen emitir una cantidad de CO2 similar a la de los combustibles convencionales originado a partir del petróleo.
Tipos de Biocombustible
Los biocombustibles más utilizados y desarrolladores son el biodiésel y el bioetanol. Otros menos populares son el biopropanol y el biobutanol.
En algunos países como por ejemplo Argentina, Estados Unidos y algunos del continente europeo se han aprobado leyes que obligan a loes proveedores a mezclar solo una parte del biocombustible. Este tipo de combustibles deben ser mezclados con los tradicionales son en cantidades que van desde un 5% hasta un 10% aproximadamente, según la norma.
Los combustibles de origen biológico son muy importantes ya que pueden ayudar mucho a reducir el consumo de los combustibles fósiles tradicionales, los cuales no son nada buenos para la ecología debido a la contaminación que provocan.
Hoy en día, los biocombustibles que más se utilizan son el biodiésel y el bioetanol, aunque el biometano también se está comenzando a usar mucho.
El etanol de biomasa, que también lo conocemos como bioetanol, se produce a partir de la fermentación de algunos azúcares que proceden de planas variadas como por ejemplo la remolacha, la caña de azúcar y algunos tipos de cereales.
Entre los principales productos de bioetanol del mundo tenemos a Estados Unidos y a Brasil, que entre ambos producen aproximadamente 2/3 del total mundial. Cada año más de 50.000 millones de litros de combustibles de este tipo son producidos en el mundo.
No hay dudas de que los Biocombustible se volverán cada vez más importantes en el futuro.
A medida que los combustibles fósiles comiencen a agotarse debido a la falta de petróleo, habrá que recurrir a los Biocombustibles y por supuesto a las energías alternativas, como la energía solar y la energía eólica.
Clasificación de los biocombustibles
Los biocombustibles son clasificados de forma separada en 3 principales niveles o grupos, dependiendo de la materia prima empleada para su obtención y el proceso de producción de la misma.
Biocombustible de Primera Generación
Los biocombustibles de primera generación son aquellos que se obtienen a partir de cultivos agrícolas, como por ejemplo el azúcar, el almidón, aceites vegetales, el maíz, o también pueden ser obtenidos a partir de grasas animales. Los sistemas de producción y elaboración de estos biocombustibles son simples y de bajo costo.
A pesar de esto, la producción de esta clase de biocombustible puede generar problemas por la obtención de los recursos y materia prima de tipo animal, además de generar problemas para el cultivo de grandes cantidades de recursos vegetales para la producción de este tipo de combustibles.
Biocombustible de Segunda Generación
Los biocombustibles de segunda generación, se obtienen mediante biomasa de naturaleza fibrosa, denominada biomasa lignocelulósica. Este biocombustible se produce a partir de cultivos que no se destinan a la alimentación, o bien sobrante de cultivos, como tallos, cáscaras, aceite vegetal usado, o virutas de maderas.
La producción de los biocombustibles de segunda generación es mas costosa y compleja que los de la primera generación, aunque presenta ciertos beneficios frente a la misma, debido a la reducción de cultivo a gran escala y la no obtención de recursos de origen animal.
Biocombustible de Tercera Generación
La tercera generación de biocombustibles, es obtenida a partir de desechos orgánicos, no orgánicos y productos vegetales no comestibles, incluyendo también en esta categoría a las microalgas. Para esta generación de combustibles, su obtención se basa en la producción mediante técnicas de biología molecular.
Ventajas y desventajas de los biocombustibles
Los biocombustibles presentan avances prometedores para volverse sustitutos de los combustibles convencionales fósiles utilizados en la actualidad. Es importante el avance en este campo, ya que la utilización de una fuente renovable de combustible natural presenta muchas ventajas ecológicas con respecto a las fuentes de combustibles fósiles.
Ventajas de los biocombustibles
Los biocombustibles aún están en plena etapa de investigación y desarrollo. Por eso, algunas de las ventajas que se presentan aún no pueden reflejarse del todo en la actualidad, aunque prometen solucionar varios problemas que surgen a partir del uso de los combustibles fósiles actuales. Algunas de las principales ventajas de los biocombustibles, son las siguientes:
- Costo: una de las principales ventajas que traerán los biocombustibles, será su bajo costo para el público, ya que la mayor parte de éstos se pueden obtener a partir de desechos, por lo que será menor que el costo de la gasolina o diésel. Por su parte, los costos de investigación, producción y desarrollo, también son menores que el costo de dichos campos con los combustibles fósiles tradicionales.
- Impacto ecológico positivo: los combustibles fósiles son altamente perjudiciales para el medioambiente. Su obtención y producción genera emisiones de gases como el CO2 hacia la atmósfera, una de las principales causas del llamado efecto invernadero. En cambio, los biocombustibles se obtienen a partir de fuentes naturales, por lo que su producción no es contaminante. Incluso, una de las principales fuentes de biocombustibles son los desechos y basura, por lo que la producción de estos combustibles puede contribuir al reciclaje y a reducir las cantidades de desechos.
- Disponibilidad de recursos: los combustibles fósiles tradicionales presentan varios inconvenientes además del gran impacto ambiental negativo que generan, ya que también son una fuente agotable de recursos, es decir, no son renovables y pueden acabarse en algún punto. Esta es otra ventaja que presenta el uso de biocombustibles, ya que se pueden obtener de muchas formas y desde muchas fuentes, siendo la mayor parte de ellas energías naturales y renovables, fuentes de combustible que puede producirse, por lo que no es agotable.
- Fuente de trabajo: debido a que los biocombustibles se obtienen a partir de recursos producibles, principalmente naturales de origen vegetal, pueden generar una fuente de trabajo muy grande para localidades agrícolas. Esto es muy importante ya que puede beneficiar a la economía industrial en países con mayor producción agrícola y ganadera, además de crear cientos de miles de puestos de trabajo y labor para personas sin necesidad de capacitación especializada.
- Seguridad: la seguridad en la producción e investigación de los combustibles naturales, así como también su uso, es mucho mayor a la de los combustibles fósiles tradicionales.
Desventajas de los biocombustibles
A pesar de presentar ventajas en una variedad de puntos, los biocombustibles actualmente también presentan algunas desventajas. Aunque los avances de investigación, y en el campo de la obtención y producción de estos combustibles pueden contrarrestar estas desventajas o eliminarlas en el futuro, actualmente se continúan presentando:
- Posible contaminación de afluentes: como la producción de combustibles genera una gran demanda, los biocombustibles de origen vegetal deben ser cultivados y procesados de forma rápida y eficiente para cubrir la demanda. Esto generará un uso intensivo de productos químicos que pueden contaminar el suelo y los afluentes cercanos como ríos, lagunas o causes de agua. Es una de los inconvenientes principales que se presenta a la hora de la producción de biocombustible de origen vegetal.
- Menor equivalencia de energía: un biocombustible no produce la misma cantidad de energía que un combustible de origen fósil, por lo que se necesita mucha mas materia prima para poder generar la misma energía con un biocombustible.
- Uso elevado de agua: se necesita de mucha agua para poder llevar a cabo la producción de los cultivos de los que se generarán los biocombustibles de origen vegetal, ya que las actividades de agricultura presentan un consumo elevado de este recurso para sus plantaciones, que deberán ser extensas para la producción a gran escala de estos combustibles naturales.
- Pérdida de áreas forestales: para poder plantar los cultivos destinados a la producción de biocombustible, es necesario contar con grandes áreas disponibles para este tipo de actividad. De esta forma, es posible que se pongan en riesgo ciertas áreas forestales, y que ésto de paso a una deforestación bastante importante para que las industrias puedan tener su espacio para cultivo masivo para la producción.
- Precios de los alimentos: una de las posibles desventajas de la producción de biocombustibles, es que es posible que el precio de los alimentos de consumo varíen y aumenten, ya que la demanda de cultivos y actividades agrícolas para la producción de biocombustibles, puede quitar terreno a la producción agrícola para consumo, por lo que el precio de los alimentos puede encarecerse.
Ejemplos de Biocombustibles
Existen varias clases de biocombustibles, a partir de distinta materia prima y con diferentes medios de producción, tanto de primera, como segunda y tercera generación. A continuación, presentamos una lista sobre algunos de los biocombustibles que son producidos y utilizados.
Biodiésel
El biodiésel es uno de los biocombustibles con mayor demanda en el mundo, y también de los más destacados. Su producción se basa a partir de alcoholes como el etanol y el metanol, sumado a ácidos grasos de origen vegetal, animal o algas. Principalmente se fabrica a partir de aceites de soya, semillas de canola, mostaza, lino, girasol, aceite de palma, algas, entre otros.
Puede utilizarse en cualquier motor que funcione a base de diésel cuando se mezcla junto a diésel mineral. En muchos países, principalmente de Europa y América del Norte, los fabricantes de marcas de coches y motores a diésel, los fabrican con la garantía de poder utilizar biodiésel en estado puro (B100). Esta clase de biodiésel es la de menor emisión, ya que es oxigenado, por lo que contiene cantidades reducidas de carbono y altos niveles de hidrógeno.
Es altamente seguro de transportar y manejar, ya que su punto de inflamación es a los 148°C, mientra que el del diésel normal es alrededor de los 52°C. Además, es casi tan biodegradable como el azúcar y hasta un décimo de tóxico como la sal de mesa.
Bioetanol
El bioetanol es producido mediante la fermentación alcohólica de azúcares provenientes de distintos vegetales, como por ejemplo la caña de azúcar, la remolacha o distintos cereales. Es un tipo de biocombustible que ofrece un recurso energético sostenible y que presenta ventajas medioambientales, además de económicas, frente al uso de los combustibles fósiles tradicionales.
El bioetanol presenta las mismas propiedades químicas que el etanol, ya que es el mismo compuesto. La diferencia principal es que el etanol se obtiene del petróleo, mientras que el procesado del bioetanol se obtiene a partir de biomasa. Es una de las fuentes biocombustibles más utilizadas y producidas en el mundo, con una muy alta demanda.
A pesar de las ventajas que presenta, también es responsable de algunos inconvenientes como la deforestación y el aumento de precios en la actividad agrícola para consumo alimenticio, ya que la alta demanda de bioetanol suplanta las actividades agropecuarias tradicionales y requiere grandes extensiones de terreno.
Biometanol
El biometanol es un biocombustible para motores de combustión interna, y que puede utilizarse como parte de una mezcla con combustibles tradicionales, o también puede utilizarse de forma pura. Es mayormente utilizado en carreras automovilísticas y también de uso cotidiano en China.
El biometanol es inferior al bioetanol en cuanto a densidad de energía, además de resultar ser un poco mas tóxico. Por otra parte, la producción de biometanol es más económica que la de bioetanol, y presenta una leve ventaja medioambiental.
Biogas
El biogas se obtiene en base al metano, a partir de un proceso de digestión y descomposición anaeróbica, es decir, sin oxígeno. También puede obtenerse desde desechos biodegradables. El biogas es un biocombustible con presencia de hidrocarburos y bastante seguro de utilizar. Aunque presenta un bajo rendimiento, puede producirse con facilidad a partir de desechos biodegradables, residuos agrícolas o estiércol animal.
Bioéter
Los bioéteres son componentes de alta efectividad que funcionan como potenciadores de octano. Permiten una mejora al rendimiento y duración de los motores, reduciendo además el desgaste del mismo, y reducen también las emisiones de gases tóxicos a la atmósfera, mejorando la calidad del aire. La mayor desventaja de estos componentes, es su alto costo.
Syngas
El syngas es un biocombustible que se produce mediante la mezcla de hidrocarburos de tipo gaseosos, con monóxido de carbono e hidrógeno. Se obtiene mediante procesos de combustión parcial de materia orgánica, que posteriormente atraviesa procesos de secado y en ocasiones polarizado.
La mezcla de syngas es eficiente, y puede ser quemado directamente en motores de combustión interna, celdas de combustibles de alta temperaturas y también en turbinas. También es utilizado para producir otros biocarburantes de estructura química compleja. A su vez, es posible utilizarlo como sustituto del diésel si es procesado de una cierta forma, o bien puede utilizarse en una mezcla de alcoholes a mezclarse con gasolina.
Etanol de celulosa
El etanol de celulosa es un biocombustible de segunda generación. Se produce en base a la descomposición de la celulosa, a partir de materia prima no comestible, es decir, que no desvía el uso de alimentos para consumo humano o animal. Es de difícil y costosa producción, y en la actualidad se están desarrollando métodos para su obtención utilizando procesos con microorganismos capaces de romper la barrera de protección natural y obtener celulosa para poder procesarla, lo que permitiría también obtenerla mediante procesos mas rápidos, económicos y sencillos.
Mycodiésel
Es un posible tipo de biocombustible en desarrollo. El mycodiésel procesa la celulosa vegetal utilizando el hongo «Glocladium roseum», recientemente descubierto en bosques tropicales de algunas regiones en particular. Este hongo, posee la capacidad de convertir la celulosa vegetal en hidrocarburos de longitud media, que son semejantes a los del diésel tradicional.
Biocombustibles de algas
Los biocombustibles a partir de algas como materia prima, se han estado investigando desde fines de los años 70s. Es una de las investigaciones que plantean un reemplazo realista para los combustibles fósiles actuales, y con mas beneficios. Aunque aún se están realizando investigaciones, las algas ricas en aceites pueden ser procesadas tanto para la obtención de biocombustibles, así también como re-procesadas para producir etanol.
Además del alto rendimiento que plantean las investigaciones en el campo del proceso de biodiésel a partir de algas, también se plantean beneficios en el campo del cultivo de materia prima, sin contar con ciertas desventajas que presenta la obtención y desarrollo de materia prima para otras clases de biocombustibles en la actualidad.
Algunas de las ventajas que presentaría este tipo de desarrollo de biocombustible, es que no implicaría una reducción en la producción de alimentos, ya que el algacultura (cultivo de algas), no necesita una extensión significativa de tierras para este fin, ni requiere de agua limpia. Puede desarrollarse utilizando procesos que incluso beneficiarían al tratamiento de aguas residuales y a la eliminación de desechos depositados en mares, reconvertidos a biocombustibles.
El uso de algas y microalgas como materia prima para la producción de biocombustible, puede además beneficiar en la reducción de gases de efecto invernadero a escalas muy importantes con respecto al diésel tradicional, presentando un tiempo de producción relativamente reducido, con un requerimiento de tierras sumamente reducido con respecto a biocombustibles de cultivos terrestres, e incluso pueden ayudar a reducir y limpiar aguas residuales en el proceso.
Hidrobiodiésel o «Diésel Verde»
El hidrobiodiésel, o también llamado diésel verde, es un biocombustible de primera generación que aún se encuentra en fase de desarrollo. Es elaborado a partir de aceites vegetales y grasas animales, mediante un método de refinería denominado «Hydrocraking». Este método se realiza a muy altas temperaturas y presiones con el fin de romper grandes moléculas con un catalizador.
El diésel verde cuenta con las mismas propiedades químicas que el petróleo basado en diésel tradicional, por lo que no requeriría de nuevas tecnologías para su producción ni motores para su distribución o uso. Aún continúa en fase de desarrollo debido a que no logra ser lo suficientemente competitivo en contra del diésel tradicional.
Gasolina biocombustible
Algunas investigaciones realizadas a partir del año 2013, establecieron una cepa genéticamente modificada a partir de bacterias de tipo «escherichia coli», que son capaces de transformar glucosa en gasolina biocombustible que no requiere de modificación o mezcla adicional. Estas bacterias se encuentran en tractos intestinales de animales (incluido el ser humano), capaces de mantener una temperatura corporal independiente a la temperatura ambiente presente.
Investigaciones realizadas posteriormente, obtuvieron resultados con mayor índice de conversión de glucosa a biocombustible, ahorrando el proceso de glucosis. Esto permite seguir avanzando en el campo de investigación de proceso de biocombustible a partir de paja y estiércol de origen animal.
Dimetilfurano (DMF)
El dimetilfurano, por sus siglas DMF, es un posible biocombustible que está en actual proceso de investigación, pero que podría ser muy utilizado en el futuro según los avances esperados en su investigación. El DMF tiene una densidad de energía hasta un 40% mayor que el etanol, lo cuál puede compararse a la gasolina. Además, es un componente químicamente estable, y que, diluido en agua, no produce contaminación atmosférica.
El proceso de evaporación del DMF requiere hasta un tercio menos de la energía que es requerida para evaporar el etanol, aunque su punto de ebullición es mas alto que el de éste, ya que se establece al rededor de los 78°C.
Este compuesto puede producirse de forma rápida y eficiente a partir de fructosa y glucosa (moléculas que forman el azúcar de mesa), por lo que puede ser una alternativa eficiente y no contaminante para la producción de biocombustible.
Principales Beneficios de los Biocombustibles
Los biocombustibles presentan algunos beneficios en ciertos ámbitos, principalmente en lo que se refiere a beneficios económicos y ambientales en la materia de los combustibles. A pesar de presentar algunas desventajas, los combustibles de fuentes renovables presentan también varias ventajas que permiten ser aplicables para su producción y utilización en distintos campos.
Dependiendo de su método de fabricación y producción, los biocombustibles pueden ser beneficiosos, o no, para el medio ambiente, y causar un impacto ambiental positivo o negativo. Para producir un biocombustible de origen vegetal, se necesitan plantaciones extensas, y su producción es mayormente amigable con el medio ambiente ya que libera muy poco CO2 al ambiente, y puede reducir la cantidad de CO2 presente mediante la fotosíntesis en las plantaciones. Aunque en algunos métodos de producción se empleen medios a base de combustibles fósiles para poder generar el biocombustible, realizarlo de esta forma podría significar una reducción de CO2 del ambiente.
Aunque se evalúa si actualmente el uso de biocombustibles puede traer un beneficio real con respecto al medioambiente, ya que en sus cultivos se emplean químicos a base de nitrógeno, otro contaminante tanto para la atmósfera como para los suelos, y se siguen utilizando combustibles fósiles para el proceso de producción. Además, existen otras inquietudes con respecto a los biocombustibles y su demanda agrícola, ya que es posible que su cultivo en masa encarezca el costo de la producción de los cultivos para alimentos, y por lo tanto, aumente sus costos.
Sin duda que el desarrollo de las tecnologías en este campo, pueden reducir las desventajas de la producción y utilización de los biocombustibles. Por el momento, las ventajas son mayormente económicas tanto en la producción como en el consumo de los biocombustibles, y estos, también resultan ser amigables con el medio ambiente en algunos sentidos.