Aceites Vegetales Esterificados: Biocombustibles

Aceites Vegetales Esterificados: Biocombustibles.
Obtención, ensayos reales y conclusiones.
.
Escuela Universitaria de IngenierÃ−a Técnica AgrÃ−cola.
“Cortijo de Cuarto”.
PRÃ LOGO
En el presente trabajo de revisión bibliográfica se ha pretendido dar una perspectiva general de los
biocombustibles. El principal motivo de la elección de dicho tema es el gran interés social y
medioambiental que en los últimos años está suscitando al ir aumentando progresivamente la
concienciación social acerca del cuidado y respeto por el medioambiente.
A lo largo del desarrollo del tema se tratarán de afrontar los puntos de mayor interés como son las
materias primas, propiedades o la esterificación del aceite precursor del biocombustible. El objetivo final que
se persigue es poder obtener una visión general del estado actual de desarrollo y perspectivas de futuro.
La documentación empleada para el desarrollo del tema ha sido obtenida Ã−ntegramente de revistas
cientÃ−ficas debido a la escasa y dispersa información acerca de dicho tema. Con su empleo logramos
también tener acceso a las últimas lÃ−neas de investigación y avances, lo que en caso de emplear otro
tipo de documentación difÃ−cilmente lograrÃ−amos.
Córdoba, a 10 de diciembre de 1999.
à NDICE:
1-. INTRODUCCIÃ N.
La crisis petrolera de la década de los setenta fue el desencadenante para la búsqueda de nuevas fuentes de
energÃ−a que pudiesen sustituir, de manera parcial o total, la dependencia energética de los combustibles
fósiles, tanto bajo su aspecto económico como de durabilidad en el tiempo.
El interés por los biocombustibles (o ésteres metÃ−licos) para su uso en motores diesel ha crecido
espectacularmente en los últimos años. Cuando hablamos de biocombustibles hacemos referencia a dos
tipos de carburantes lÃ−quidos derivados de productos agrÃ−colas:
• los bioaceites, procedentes de semillas oleaginosas.
• los bioalcoholes, procedentes de cultivos azucareros.
Los principales motivos del incremento de tal preocupación son la mayor concienciación por la
problemática medioambiental y la conservación de los recursos naturales, la reducción de la dependencia
de la importación de crudos y el aumento de ingresos en el medio rural. Todos estos motivos los podemos
resumir en uno solo: “conseguir un equilibrio entre la agricultura, el desarrollo económico y tecnológico de
las comarcas y el medio ambiente”.
Desde el punto de vista de la problemática medioambiental es un hecho claro la necesidad de reducir las
1
emisiones a la atmósfera de los gases causantes del efecto invernadero, en más de la mitad de dióxido de
carbono y una cuarta parte de CFCs, además de otros en menor cuantÃ−a y sin olvidar el gran problema
provocado por la emisión de azufre; la lluvia ácida.
El biocombustible presenta, como principal ventaja, que su combustión libera a la atmósfera un CO2 que
habÃ−a sido fijado previamente por las plantas, con lo que no se incrementa el balance total atmosférico ni
contribuye, por tanto, a la contaminación ni al efecto invernadero.
Por ello es de esperar que en un futuro no muy lejano puedan ser sustituidos algunos derivados del petróleo
(si no todos) por estos combustibles, tras reducir su coste de producción, con el fin claro de evitar la
movilización de los bancos de CO2 formados en otras épocas y transformados en petróleo y otros
compuestos fósiles.
En el ámbito andaluz, en la PolÃ−tica Energética Andaluza, predomina la defensa del medio ambiente
sobre cualquier otra consideración, teniendo en cuenta la garantÃ−a del suministro y la competitividad. Se
desea fomentar la racionalidad del consumo y producir con el mayor rendimiento posible empleando al
máximo las energÃ−as renovables. El objetivo básico es conseguir un sistema energético racional
diversificado, controlado y respetuoso con el medio ambiente, para lo que hemos de reducir las emisiones de
dióxido de azufre (en un 42%), las de óxido de nitrógeno y limitar el crecimiento del dióxido de carbono.
Por otro lado, la entrada en vigor de la reforma de la PAC obliga, bajo ciertas condiciones, a efectuar una
importante retirada de tierras (conocido como set aside), las que sólo podrán ser cultivadas si se trata de
cultivos no alimentarios, entre los que podemos incluir los biocombustibles.
Con la incorporación de los PaÃ−ses del Este (también conocidos como los PECOS) a la Unión
Europea, aumentará la superficie de tierras cultivables y con ella la producción pasará a ser claramente
excedentaria. Por todo ello, la implantación de cultivos energéticos paliarÃ−a por un lado la
problemática del mundo rural ya que, al diversificar cultivos, eliminamos excedentes y no tendrÃ−an que
producirse las migraciones hacia las ciudades. Y por otro lado el problema medioambiental, dado que el fin de
estos cultivos es su uso como biocombustible con lo que se reducen los efectos contaminantes.
En relación con el problema del sector agrÃ−cola, la Agenda 2.000 apuesta por una adaptación del mismo a
los nuevos cambios que se produzcan en la evolución de la polÃ−tica de los mercados y las reglas de los
intercambios comerciales. Es obvio que están surgiendo, tanto dentro de las explotaciones como fuera de
ellas, nuevas actividades y fuentes de ingresos; entre ellos la producción de materias primas renovables que
puedan suponer una nueva oportunidad para la agricultura y contribuir a la creación de puestos de trabajo en
las zonas rurales.
Según la PolÃ−tica AgrÃ−cola Común, la creación de rentas alternativas para los agricultores sigue
siendo una de las principales metas para el futuro, a medida que van reduciéndose las posibilidades de
empleo en la agricultura en sentido estricto. Es imperativo desarrollar las zonas rurales y fomentar su
diversificación económica.
2-. MATERIAS PRIMAS PARA LA PRODUCCIÃ N DEL BIODIESEL.
Existen varias materias primas que contienen los triglicéridos necesarios para obtener ésteres metÃ−licos
por transesterificación con metanos. Estas alternativas se representan en la siguiente tabla:
Las materias primas convencionales son los excedentes de producción de aceites tanto de semillas
oleaginosas (girasol, colza, soja y coco) y de frutos oleaginosos (palma). En la siguiente figura se representan
las producciones mundiales de las semillas citadas y del aceite de palma en 1995:
2
El aceite de colza y girasol son las materias primas utilizadas en Europa, el aceite de soja se utiliza en Estados
Unidos, el de coco en Filipinas y el de palma en Malasia e Indonesia.
Estos aceites se diferencian, principalmente, en su contenido en ácidos grasos, tal y como se observa en la
tabla:
Ôcidos grasos
Caproico
CaprÃ−lico
Cáprico
Laúrico
MirÃ−stico
PalmÃ−tico
Palmitoleico
Esteárico
Oleico
Linoleico
Linilénico
AraquÃ−dico
Gadoleico
C6:0
C8:0
C10:0
C12:0
C14:0
C16:0
C16:1
C18:0
C18:1
C18:2
C18:3
C20:0
C20:1
Girasol
3-10
<1
1-10
14-35
55-75
<0.3
<1.5
<0.5
Colza
2.5-6
<0.6
0.8-2.5
50-66
18-28
6-14
0.1-1.2
0.1-4.3
Soja
<0.5
7-14
<1.0
3-5.5
18-26
50-57
5.5-10
<0.6
<1
Palma
<0.4
0.5-2.5
41-47
<0.6
3.5-6
36-44
6.5-12
<0.5
<1
-
Coco
0.4-0.6
5-10
4.5-8
43-51
16-21
7.5-10
2-4
5-10
1-2.5
-
Como anteriormente hemos visto, además de los aceites vegetales y los aceites usados, las grasas animales, y
más concretamente el sebo de vaca, pueden utilizarse como materia prima de la transesterificación para
obtener biodiesel. El sebo tiene diferentes grados de calidad respecto a su utilización en la alimentación,
siendo los de peor calidad los más adecuados, desde un punto de vista económico, para la producción de
biodiesel. Además, tras la aparición de la enfermedad de las “vacas locas” en el Reino Unido, en 1996, se
introdujo un nuevo grado de calidad, que comprende el sebo obtenido de las partes del animal con mayor
riesgo de transmitir esta enfermedad, cerebro y espina dorsal, principalmente. De estas partes, se puede
obtener un 10% de sebo, que podrÃ−a utilizarse en la producción del biodiesel.
3-. INFLUENCIA DE LA COMPOSICIà N DE LOS ÔCIDOS GRASOS EN SU
COMPORTAMIENTO COMO BIOCOMBUSTIBLES.
La composición de los ácidos grasos resulta interesante cuando el aceite está destinado a ser usado como
biocombustible ya que influye sobre el poder calorÃ−fico y la viscosidad de éste. Según Goering (1981),
el poder calorÃ−fico aumenta al incrementarse la longitud de la cadena y disminuir el número de dobles
enlaces (serÃ−a éste el caso de Brassica carinata), mientras que la viscosidad aumenta al crecer la longitud
de la cadena y el número de enlaces múltiples (Auld, 1982).
Constituye, por tanto, un factor difÃ−cil de evaluar ya que, por una parte, Brassica carinata presenta
longitudes de cadena mayores, efecto desfavorable en lo que a viscosidad se refiere, frente a Brassica napus
con predominio de ácido oleico.
Se ha observado además, que las proporciones altas de ácidos grasos insaturados mejoran la operatividad
del biodiesel a bajas temperaturas, pero disminuye la estabilidad a la oxidación, que se traduce en un
Ã−ndice de yodo elevado.
Por este motivo, también se está considerando la utilización de aceites modificados genéticamente,
como el aceite de girasol de alto oleico, aunque el principal problema de estos es su elevado coste de
3
producción, por lo que actualmente están siendo evaluados otros tipos de aceites.
4-. CULTIVOS ENERGÃ TICOS: Brassica carinata y Cynara cardunculus.
• Brassica carinata.
A continuación se expone el resultado del estudio de las caracterÃ−sticas agronómicas de la especie
Brassica carinata, una vez mejorada por anteriores investigadores. Las siguientes experiencias fueron
realizadas en el CIFA de Córdoba.
La siembra, prevista para la segunda quincena de septiembre, hubo de ser retrasada a causa de las condiciones
climáticas hasta el dÃ−a 12 de marzo de 1998, lo que nos va a condicionar desde el principio los resultados
del cultivo al no desarrollarse con el fotoperiodo adecuado. Se sembraron 7 has y media con una sembradora
de chorrillo regulada con una dosis aproximada de 14 kg/ha, dosis ésta bastante elevada para asegurar la
cosecha por lo tardÃ−o de la época de siembra.
El estudio fenológico empezó diez dÃ−as después de la siembra, momento en el que comenzó la
germinación.
La densidad de siembra fue de 120 plantas/m2, como se habÃ−a previsto, muy alta.
La evolución de la altura de la planta durante su ciclo de cultivo puede apreciarse en el siguiente gráfico:
Como puede observarse, la planta crece de manera continua hasta que se estabiliza en torno a los dos metros
de altura, coincidiendo con la formación del grano.
El número de hojas que la planta emite va aumentando hasta llegar a un punto en el que después de
estabilizarse disminuye, coincidiendo con la floración.
El análisis de los ácidos grasos nos confirma que esta planta es muy adecuada para los fines que
perseguimos, como vemos en la siguiente tabla:
DETERMINACIONES SOLICITADAS
Ôcido mirÃ−stico C14
Ôcido palmÃ−tico C16
Ôcido palmiteloico C16:1
Ôcido margárico C17
Ôcido margaroleico C17:1
Ôcido estearico C18
Ôcido oleico C18:1
Ôcido linoleico C18:2
Ôcido linolénico C18:3
Ôcido aráquico C20
Ôcido gadoleico C20:1
Ôcido behénico C 22:1
Ôcido erúcico C22:1
Ôcido lignocérico C22:1
Grasa tal cual
RESULTADOS
0.1 % Total ácidos
3.6 % Total ácidos
0.2 % Total ácidos
0.1 % Total ácidos
NO DETEC Total ácidos
1.3 % Total ácidos
14.8 % Total ácidos
12.2 % Total ácidos
4.7 % Total ácidos
1.1 % Total ácidos
10.3 % Total ácidos
1.1 % Total ácidos
45.5 % Total ácidos
0.7 % Total ácidos
38.3 % P/P Total ácidos
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De estos datos se concluye una presencia no significativa de ácido Linolénico, lo que nos indica una
buena aptitud para su uso como carburante.
La especie es gran productora y su aceite prometedor para esterificación y posterior uso como biocarburante,
quedando pendiente el estudio como productora de biomasa.
• Cynara cardunculus:
En este caso se desarrolló una metodologÃ−a similar a la llevada en el apartado anterior, con la salvedad de
que se escogieron dos fechas distintas de siembra para ver las diferentes respuestas del cultivo a las mismas.
La primera se realiza en primavera, sobre una superficie de 6.328 m2, y la segunda en otoño, ocupando
3.971 m2.
En ambas experiencias, las plantas consiguieron un crecimiento continuo sin acusar la parada invernal, debido
o bien a la climatologÃ−a favorable, o a que la planta llegó a esta estación en avanzado estado de
desarrollo.
Pero lo que en este caso más interés levanta es el contenido en ácidos grasos que resultan de las semillas
según su época de siembra. Estos contenidos los reflejamos ordenadamente según la época de siembra
en las dos siguientes tablas:
EXPERIENCIA DE PRIMAVERA
DETERMINACIONES SOLICITADAS
RESULTADOS
Ôcido mirÃ−stico C14
0.1 % Total ácidos
Ôcido palmÃ−tico C16
10.5 % Total ácidos
Ôcido palmiteloico C16:1
0.2 % Total ácidos
Ôcido margárico C17
0.1 % Total ácidos
Ôcido margaroleico C17:1
NO DETEC Total ácidos
Ôcido estearico C18
3.5 % Total ácidos
Ôcido oleico C18:1
22.8 % Total ácidos
Ôcido linoleico C18:2
61.8 % Total ácidos
Ôcido linolénico C18:3
0.1 % Total ácidos
Ôcido aráquico C20
0.4 % Total ácidos
Ôcido gadoleico C20:1
0.2 % Total ácidos
Ôcido behénico C 22:1
0.1 % Total ácidos
Ôcido lignocérico C22:1
0.2 % Total ácidos
Grasa tal cual
24.9 % P/P Total ácidos
EXPERIENCIA DE OTOÃ O
DETERMINACIONES
RESULTADOS SEGÃ N TIPO DE SEMILLA
SOLICITADAS
INMADURA MADURA
Ôcido mirÃ−stico C14
0.4 % Total ácidos
0.2 % Total ácidos
Ôcido palmÃ−tico C16
32.7 % Total ácidos
19.3 % Total ácidos
Ôcido palmiteloico C16:1
0.2 % Total ácidos
0.3 % Total ácidos
Ôcido margárico C17
0.2 % Total ácidos
0.1 % Total ácidos
Ôcido margaroleico C17:1
0.1 % Total ácidos
0.1 % Total ácidos
Ôcido estearico C18
9.6 % Total ácidos
6.1 % Total ácidos
Ôcido oleico C18:1
36.5 % Total ácidos
39.0 % Total ácidos
5
Ôcido linoleico C18:2
Ôcido linolénico C18:3
Ôcido aráquico C20
Ôcido gadoleico C20:1
Ôcido behénico C 22:1
Ôcido lignocérico C22:1
Grasa tal cual
7.7 % Total ácidos
NO DETEC
1.0 % Total ácidos
0.2 % Total ácidos
0.6 % Total ácidos
3.3 % Total ácidos
4.4 % P/P Total ácidos
30.0 % Total ácidos
NO DETEC
0.7 % Total ácidos
0.2 % Total ácidos
0.2 % Total ácidos
0.8 % Total ácidos
19.3 % P/P Total ácidos
Finalizamos con la conclusión de que los resultados obtenidos son satisfactorios, aunque aún queda por
estudiar el posible aprovechamiento de esta planta como proveedora de materia seca (biomasa). Aún asÃ−,
los resultados obtenidos son prometedores.
5-. COMPARACIÃ N ENTRE LOS CULTIVOS DE Brassica carinata Y Brassica napus EN
CONDICIONES DE SECANO EN CÃ RDOBA.
Se han realizado ensayos con Brassica carinata y Brassica napus como cultivos de invierno (secano) bajo
condiciones de no laboreo y no abonado. Los resultados obtenidos fueron los que siguen:
Brassica carinata.
El cultivo de Brassica carinata compitió de forma efectiva con las malas hierbas que aparecieron. Las causas
de este hecho residen, por un lado, en que la climatologÃ−a durante el ciclo de desarrollo de la colza no ha
sido favorable para la proliferación de malas hierbas, y por otro, en que la adaptación de la Brassica
carinata ha sido óptima. En la campaña siguiente el cultivo también compitió perfectamente, aún
siendo favorable la climatologÃ−a.
La producción total obtenida fue de 1.190 kg/ha. y de 4.452 kg/ha. en la campaña siguiente. Con las
semillas obtenidas se realizaron los ensayos que a continuación se exponen:
• Contenido en aceite. Para su determinación se empleó el método Soxhlet.
• Contenido cualitativo y cuantitativo de ácidos grasos en el aceite. Para ello se hizo uso de la
cromatografÃ−a de gases de los ésteres metÃ−licos, según el método descrito por Garcés y
Mancha. Los resultados obtenidos, en porcentaje, permitieron la confección del gráfico 1.
Brassica napus.
Se sembró la variedad Diamante. La semilla que se utilizó estuvo, durante diez años, envasada y
almacenada en cámara frigorÃ−fica a 40 C aproximadamente.
La producción ascendió a 400 kg/ha. Por otro lado, los ensayos realizados en las semillas proporcionaron
los siguientes resultados:
• El contenido en proteÃ−na fue del 24.62%.
• Contenido en aceite de 39.69%, con los porcentajes en ácidos grasos que se muestran en el gráfico
2:
Gráfico 1.
Gráfico 2.
6-. PROPIEDADES DE LOS Ã STERES METÃ LICOS COMO COMBUSTIBLES.
6
El biodiesel está constituido, principalmente, por mezclas de ésteres metÃ−licos, pero también contiene
restos de glicerina, glicéridos, ácidos grasos libres, restos de catalizadores, sustancias insaponificables y
agua. La presencia de estos componentes minoritarios, en mayor o menor medida, determinan la calidad del
biodiesel, por lo que deben definirse especificaciones que comprendan estas propiedades.
• Propiedades como combustible:
• Densidad: la densidad de los ésteres metÃ−licos depende de la materia prima que se utilice en la
transesterificación para su obtención. Para un buen funcionamiento del motor, su valor debe estar
comprendido entre 0.86 y 0.9.
• Viscosidad: la viscosidad es una propiedad directamente relacionada con el funcionamiento de los
sistemas de inyección. Si es demasiado baja, los inyectores se tendrán que reparar con frecuencia, y
si es demasiado alta los inyectores sufren una presión excesiva, que se traduce en una mala
atomización del combustible. El valor de viscosidad es el principal responsable de que no puedan
utilizarse directamente como combustible. La transesterificación de estos aceites con metanos reduce
considerablemente el valor de la viscosidad.
• Punto de inflamación: el punto de inflamación es un parámetro relacionado con la seguridad, por
lo que debe ser como mÃ−nimo de 1000 C.
• Punto de obstrucción de filtro en frÃ−o: es una propiedad relacionada con la operatividad de los
combustibles a bajas temperaturas. Los valores de esta propiedad pueden ser mejorados con la
adicción de aditivos, aunque no parece ser necesario en paÃ−ses de clima cálido como España.
• Azufre: el contenido en azufre es una medida de la cantidad de los óxidos de azufre, responsables de
la lluvia ácida, emitidos a la atmósfera. Esta propiedad depende de la materia prima del proceso y,
en ese sentido, los aceites y las grasas no presentan contenidos en azufre detectables.
• Residuo carbonoso Conradson: ésta es una medida tradicional de la tendencia del combustible a
formar depósitos carbonosos en el motor. Este parámetro es un indicador excelente del contenido
en algunas impurezas del biodiesel como glicéridos, ácidos grasos, jabones y restos de
catalizador.
• à ndice de cetano: el Ã−ndice de cetano de los ésteres es más alto que en el gasóleo. Un
Ã−ndice de cetano elevado indica una buena combustión, que supone un aumento del rendimiento y
una disminución de la contaminación de los gases de salida.
• Cenizas: el contenido en materia inorgánica, como restos de catalizador, viene determinado por el
contenido en cenizas. Un valor elevado de este parámetro supone la formación de residuos en la
cámara de combustión del motor.
• PartÃ−culas sólidas: los contenidos en partÃ−culas sólidas de los ésteres dependerán de los
aceites y las grasas que se utilizan como materia prima, aunque en todo caso son menores que para el
gasóleo.
• Agua: el biodiesel tiene tendencias higroscópicas, por lo que puede absorber pequeñas cantidades
de agua de la atmósfera. Para que el biodiesel sea de suficiente calidad no debe contener agua, ya
que se producirán problemas en el motor.
• Corrosión al cobre: es una medida de la velocidad de corrosión del combustible en los motores. En
este sentido, es necesario separar los restos de catalizador del biodiesel antes de su utilización como
combustible.
• Estabilidad a la oxidación: este parámetro es, junto con el Ã−ndice de yodo, una medida de la
tendencia a la oxidación del combustible, pero no una media del grado de oxidación del
combustible. En este contexto, es recomendable añadir a las especificaciones el Ã−ndice de
peróxidos, propiedad que tradicionalmente se ha utilizado para medir el grado de oxidación de las
grasas y aceites.
• Propiedades como ésteres metÃ−licos:
♦ à ndice de acidez: este Ã−ndice es una medida del contenido en ácidos grasos. Depende
del proceso de transesterificación y no debe ser superior a 0.5 ya que podrÃ−a causar
problemas de corrosión en el motor.
7
♦ Contenido en metanol: este contenido afecta al punto de inflamación del combustible. Los
ésteres metÃ−licos de colza puros tienen un punto de inflamación de 1600 C,
reduciéndose a 550 C cuando contienen un 0.4% de metanol. La presencia de metanol, en
mayor o menor cantidad, en los ésteres depende de las etapas de purificación del
biodiesel.
♦ Fósforo: si el biodiesel contiene cantidades elevadas de fósforo, las emisiones de
partÃ−culas serán también elevadas. El contenido en fósforo de los ésteres depende
de la materia prima. Para el caso del aceite vegetal dependerá, a su vez, del grado de
refinado, por lo que si el aceite está totalmente refinado el valor de esta especificación
será despreciable pero, si no lo está, puede contener cantidades cercanas a las 100 ppm.
7-. ESTERIFICACIÃ N DEL ACEITE DE GIRASOL PARA SU USO COMO
BIOCOMBUSTIBLE.
En esta ocasión nos centramos en el estudio de los ésteres metÃ−licos producidos a partir del
aceite de girasol. En este contexto es necesario destacar que el inconveniente que supone el elevado
coste de producción podrÃ−a perder importancia relativa si fuésemos capaces de abaratar tanto
los costes de cultivo como los costes de transformación del aceite de girasol. El primer objetivo se
puede alcanzar mediante mejora genética de las variedades de girasol cultivadas y minimizando los
inputs aplicados. La segunda forma de abaratar el biocombustible serÃ−a optimizar los parámetros
que condicionan la producción de los ésteres metÃ−licos y aprovechando las ventajas de la
economÃ−a de escala, tanto en las fábricas de extracción como en las plantas esterificadoras.
La reacción en cuestión que se produce durante el proceso de esterificación es (entre paréntesis
aparece el número de moles en que interviene cada compuesto):
ACEITE VEGETAL (1) + METANOL (3) Ã STER (3) + GLICERINA (1)
Aunque no podemos pensar que la esterificación a nivel industrial sea tan simple como
estequiométricamente parece, los resultados que se han venido obteniendo en las experiencias
desarrolladas hasta el dÃ−a de hoy han proporcionado un nivel satisfactorio tanto en la producción
como en la pureza de los ésteres. No obstante, cuando se desee extrapolar los resultados obtenidos
en las experiencias de laboratorio a una planta esterificadora de mayor envergadura, no cabe duda que
habrá que realizar unos ensayos similares para ajustar los parámetros que condicionan el desarrollo
de la reacción de esterificación del aceite de girasol.
8-. EMPLEO DE Ã STER METÃ LICO DE GIRASOL EN MOTORES DIESEL.
Se han venido desarrollando experiencias prácticas del empleo de los biocombustibles en España
usándolos como carburante en autobuses urbanos y tractores agrÃ−colas. Pero, a pesar de ello, nos
vamos a remitir únicamente a experiencias desarrolladas sobre motores estacionarios. Bajo estas
condiciones de trabajo las respuestas de los motores han venido siendo muy homogéneas para las
distintas pruebas realizadas sobre los mismos; se ha observado una ligera disminución de potencia
asÃ− como un leve aumento del consumo especÃ−fico. Gráficamente:
9-. RESULTADO DEL ENSAYO DE Ã STER METÃ LICO DE GIRASOL EN MOTORES
DIESEL EN CONDICIONES REALES DE TRABAJO.
Este ensayo consistió en el empleo y estudio, en motores funcionando en condiciones reales de
trabajo, de un combustible mezcla de éster de girasol y gasoil en una proporción de 25-75%.
La experiencia se centró en el control de la emisión de humos de combustión, en la evolución de
las caracterÃ−sticas del aceite de lubricación y en la comprobación del funcionamiento general del
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vehÃ−culo.
• Emisión de humos: si representamos en ejes de coordenadas la emisión de hollÃ−n (Ã−ndice
Bosch) en función del kilometraje desarrollado por los autobuses, la gráfica obtenida es la
representada a continuación:
• Aceite de lubricación:
♦ Viscosidad: la evolución de la viscosidad en función del kilometraje fue prácticamente
insignificante, tanto a 1000 C como a 400 C, entre un combustible u otro.
♦ Contenido de metales: como consecuencia del desgaste normal que se produce en un motor,
el aceite de lubricación del mismo presenta un contenido en diversos metales que serán
determinados por espectrometrÃ−a atómica. En cuanto al hierro (procedente del desgaste de
elementos mecánicos como camisas, cigüeñal,.. ) se observó que el contenido en hierro
fue muy superior al del autobús con gasoil. Respecto al cromo (principal indicador del
desgaste en los segmentos del pistón) se observó también una diferencia análoga a la
del caso anterior, solo que en este caso la diferencia no supone pasar el lÃ−mite establecido
como recomendable para su cambio. Finalmente, en el silicio (procedente del polvo aspirado
por los motores) tampoco se observan diferencias significativas entre ambos autobuses.
Como conclusión y, en vista de los resultados obtenidos, podrÃ−amos afirmar que éstos han sido
satisfactorios puesto que ponen de manifiesto que el empleo de éster metÃ−lico de girasol, como
combustible, es viable, tanto desde el punto de vista de las prestaciones de los vehÃ−culos, como
desde las repercusiones que su empleo pueda ocasionar en los motores.
10-. PRINCIPALES VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS BIOCOMBUSTIBLES.
Como algunas de las principales ventajas del empleo de los biocombustibles podemos citar:
♦ Permiten mantener en cultivo las tierras que, de otro modo, serÃ−an “de abandono” (set
aside), de acuerdo con el GATT.
♦ Se palÃ−a la erosión a la que se ven sometidos los terrenos sin cultivar.
♦ Ofrece la oportunidad de desarrollar una nueva actividad industrial dentro de la
transformación de productos agrÃ−colas. Esto proporciona un beneficio social ya que se
conseguirÃ−a un aumento de la mano de obra en el campo.
♦ Reduce la dependencia del petróleo, potenciando el desarrollo de la industria y economÃ−a
nacional.
♦ Supone una mejora medioambiental, puesto que su uso conlleva una reducción de las
emisiones de CO2 al mismo tiempo que se cierra el ciclo del mismo.Esto es debido a que los
cultivos productores consumen una cantidad de CO2 mediante la fotosÃ−ntesis equivalente al
que emiten los motores térmicos al quemar el combustible durante su funcionamiento. Con
ello se ralentizarÃ−a el problema del posible calentamiento terrestre.
♦ Por su alta degradabilidad, hace que se reduzca el riesgo de contaminación en caso de
accidente.
♦ No contienen azufre, por lo que no emiten anhÃ−drido sulfuroso.
♦ Es de fácil transporte y almacenamiento
♦ En muchos casos no requiere ninguna modificación de los motores diesel para su uso, con lo
que su utilización podrÃ−a ser inmediata.
Como inconvenientes destacan:
♦ Actualmente tienen un precio muy elevado y no pueden competir con los derivados del
petróleo. Sin embargo, la diferencia no es insalvable, si tenemos en cuenta que la evolución
de los precios agrÃ−colas en Europa es a la baja. Por otro lado, la normativa comunitaria
contempla la reducción impositiva en un 90% del impuesto especial de carburantes respecto
a los combustibles fósiles, sin descartarse la exención total.
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♦ La producción española, en las tierras de retirada, serÃ−a insuficiente para cubrir la
demanda total de gasoil en el paÃ−s. En este sentido, las cifras andaluzas indican que la
producción en tierras a abandonar podrÃ−a suplir en torno al 5-10% de la demanda de gasoil
en esta región.
♦ Para poder usar los aceites vegetales sin refinar se necesitarÃ−an motores diesel
especialmente diseñados. En caso de esterificarlos, si no se efectúa un refinado previo del
aceite, es difÃ−cil conseguir la total separación de la glicerina respecto al éster.
Además, ésta, cuando combustiona en los motores, reduce en gran medida su potencia ya
que tiene bajo poder calorÃ−fico. Este componente también puede producir
autoinflamación de la mezcla.
♦ Existen también una serie de propiedades fÃ−sicas que hacen inviable el uso de los aceites
vegetales sin modificar, entre las que podemos destacar la densidad, la viscosidad y el punto
de solidificación (que en el caso del aceite es relativamente alto).
♦ Resulta también importante señalar el posible inconveniente que puede significar el
establecer un cultivo de este tipo en tierras dedicadas a cultivos con fines alimenticios ya que,
al cambiar el sistema de rotación, el cultivo que en estos momentos nos es de interés
pasarÃ−a a ser, sin duda, un importante competidor por los recursos naturales. Esto
implicarÃ−a la necesidad de aumentar el número de operaciones culturales con el fin de
eliminar tal competencia.
11-. BIBLIOGRAFÃ A.
♦ Publicaciones en la revista Tecno Ambiente:
♦ “Estudio de la productividad de Brassica carinata, Brassica napus y Sinapis alba, en
Córdoba, para su uso como biocombustible”.
♦ “Ensayo de demostración del empleo de éster metÃ−lico de girasol en motores diesel
en condiciones reales de trabajo”.
♦ “Esterificación del aceite de girasol para su uso como biocombustible”.
♦ “Empleo del éster metÃ−lico de girasol en motores diesel”.
LÃ−neas de investigación del Departamento de Mecanización del CIFA Córdoba.
◊ Angel Gil Amores. Dr. Ing. Agrónomo.
◊ Pilar Dorado Pérez. Departamento de IngenierÃ−a Mecánica y
Minera.Universidad de Jaen.
◊ Francisco Jesús López Giménez. Departamento de IngenierÃ−a Rural.
Universidad de Córdoba.
◊ Otros autores.
⋅ Otras publicaciones:
◊ “Ã steres metÃ−licos como combustibles. Materias primas y propiedades”.
Autores: Gemma Vicente, Mercedes MartÃ−nez y José Aracil. Departamento de
IngenierÃ−a QuÃ−mica, Facultas de Ciencias QuÃ−micas. Universidad
Complutense.
◊ “Cynara cardunculus. Experiencias de implantación”. Autores: Ana Lizaur
Graciani, Laura Pérez Pérez, Jesús lópez Jiménez, Ôngel Gil Amores.
◊ “Brassica carinata. Un cultivo no alimentario como fuente de energÃ−a”.
Autores: Ana Lizaur Graciani, Ôngel Gil Amores.
BIOCOMBUSTIBLES.
-2ACEITES DE SEMILLAS OLEAGINOSAS CONVENCIONALES
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Aceite de girasol
Aceite de colza
Aceite de soja
Aceite de coco
ACEITES DE FRUTOS OLEAGINOSOS
Aceite de palma
ACEITES DE SEMILLAS OLEAGINOSAS ALTERNATIVAS
Aceite de Brassica carinata
Aceite de Carnelina sativa
Aceite de Pogianus
ACEITES MODIFICADOS GENÃ TICAMENTE
Aceite de girasol de alto oleico
ACEITES USADOS
GRASAS ANIMALES
Sebo
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