Biodiesel

• Importancia del sector transporte
Hoy en día la importancia energética del sector transporte es muy patente; aproximadamente el 36% de la
energía final que consumimos se destina al transporte, frente al 38% de la industria. El escenario en un
futuro próximo sin embargo, apunta a que el transporte será el sector energético al que más recursos
destinemos.
Sector
Industria
Transporte
Usos diversos
TOTAL
Año 2000
ktep
34340
32272
23654
90266
%
38.0
35.8
26.2
100
Tabla 1. Importancia del sector transporte en España (Fuente: Apuntes de tecnologías energéticas)
A este hecho que acabamos de comentar debemos sumar la realidad de que tanto en la UE como en España la
gran mayoría de la energía consumida procede del petróleo, como podemos ver en la siguiente gráfica. De ese
petróleo el 67% se usa para el transporte y el 76% es importado de terceros países. Queda patente la gran
dependencia externa que ello supone y el consiguiente lastre en el balance económico.
Ilustración 1. Importancia del petróleo en UE y España (Fuente:Ciemat)
Con respecto a las emisiones de CO2 cabe decir que en 1998 el transporte producía el 28 % del total. El
hecho de que el número de vehículos matriculados crezca significativamente hace pensar que, a pesar de los
nuevos motores más eficientes, las emisiones aumentarán del 2000 al 2010 aproximadamente un 50%.
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Si unimos todos estos datos a las nuevas directivas de la UE para la reducción de emisiones hacemos del
sector transporte un objetivo muy interesante sobre el que trabajar. Y es aquí donde entran en escena los
biocombustibles; sustituyendo los hidrocarburos por biocombustibles se pretende alcanzar dos objetivos
primordiales: mayor independencia de los países productores de petróleo y menores emisiones de gases
de efecto invernadero.
• Biocombustibles: Definición
Los biocombustibles son sustancias procedentes de materias orgánicas renovables que pueden ser
empleadas como combustibles. Estos pueden ser sólidos (biomasa), gaseosos (biogás, gas de gasificador) o
líquidos, también llamados biocarburantes (biogasolinas, biogasóleos), que son los que nos ocupan. Nos
vamos a centrar en especial en el biodiesel, que es la alternativa para el gasóleo. Éstos pueden ser:
• Aceites vegetales (triglicéridos)
• Ésteres metílicos derivados obtenidos por transesterificación.
Existen varias formas de obtener los ésteres, pero la más utilizada es la transesterificación catalizada del
alcohol. En cualquiera de los casos los productos que obtenemos de estas reacciones son utilizables
industrialmente:
Ilustración 2. Reactivos y productos de una transesterificación (Fuente: National Biodiesel Board)
• Especificaciones químicas y físicas
Podemos usar tanto aceites vegetales como ésteres a modo de biodiesel. A continuación se muestran las
características químicas y físicas de ambos comparadas con las del gasóleo:
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Tabla 2. Especificaciones químicas y físicas de los biodiesel (Fuente: CIDAUT)
En general podemos ver que los ésteres tienen unas características más afines a al gasóleo que los aceites. Se
observa que tanto con los aceites como con los ésteres se pierde cierto poder calorífico, aunque tampoco es
excesivo. El número de cetano en los ésteres es muy parecido al del gasóleo, llegando a ser incluso mayor.
Los aceites pueden presentar muchos problemas en el arranque en frío mientras que con los ésteres este
problema se ve prácticamente solucionado. Por otro lado alcanzamos un mayor punto de inflamación con
los ésteres que con los gasóleos, cualidad que evidentemente nos interesa en motores Diesel.
Finalmente, el contenido en azufre de los biodiesel es nulo, característica muy importante para disminuir las
emisiones de gases de efecto invernadero.
• Características técnicas
El biodiesel puede ser utilizado como combustible único o mezclado con gasóleo. Dependiendo del
porcentaje de la mezcla obtendremos unas prestaciones u otras en un motor:
En mezclas inferiores al 30% de biodiesel:
• no es necesaria la modificación del motor Diesel.
• obtendremos un leve incremento del consumo.
• se da una ligera disminución de la potencia.
• se disminuyen las emisiones de CO, HC, SOx y CO2.
• se tiene un mejor comportamiento de los inyectores frente al gasóleo.
En mezclas superiores al 30% de biodiesel:
• puede ser necesaria la modificación del motor.
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• al 100% de la mezcla el incremento del consumo puede alcanzar un 16%.
• al 100% de la mezcla la disminución de potencia puede alcanzar un 7%.
• al 100% de la mezcla desaparecen las emisiones de SOx disminuyendo notablemente las de CO y HC.
Experimento comparativo
Llegados a este punto parece interesante mostrar, sintetizados, los resultados de un test comparativo del
comportamiento de un motor usando biodiesel y gasóleo. De esta manera podremos observar de forma
cuantitativa y más realista los datos de los que estamos hablando. Se trata de un experimento realizado por
el Departamento de Ingeniería Agrícola de la Universidad de Idaho, en 1995.
Actualmente los biodiesel son vistos como una alternativa a los gasóleos debido a sus ventajas: son
renovables, más seguros, biodegradables y no contienen casi azufre como ya hemos dicho. El coste de éstos es
el factor primario que limita su uso. Una manera de reducir este coste es usar un aceite vegetal de menor
coste como puede ser el aceite residuo de una planta de procesamiento de patatas para la fabricación del
biodiesel (HySEE, Hydrogenated soy ethyl ester).
Se llevarán a cabo diferentes pruebas mecánicas en un motor alimentado primero con gasóleo y luego con el
biodiesel de las características nombradas más arriba.
Test de par−motor
Tabla 3. Test de par−motor (Fuente: Universidad de Idaho)
Se puede observar cómo con el biodiesel se disminuye la potencia entregada por el motor, al igual que el
par. Por otro lado el consumo de combustible es el mismo, siendo además la eficacia térmica muy parecida.
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Ilustración 3. Potencia y par frente a rpm (Fuente: Universidad de Idaho)
Test de consumo
Este test se realizó a una velocidad de 2500 rpm. Se observó el consumo en ambos casos obteniéndose la
siguiente gráfica:
Ilustración 4. Test de consumo (Fuente: Universidad de Idaho)
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El consumo medio de biodiesel fue un 7% mayor que el de gasóleo.
Test de emisiones
En este experimento se midieron las emisiones nocivas para el medio en ambos casos, obteniéndose la
siguiente tabla de resultados:
Tabla 4. Test de emisiones (Fuente: Universidad de Idaho)
En la utilización del biodiesel (HySEE, Hydrogenated soy ethyl ester) se aprecia fácilmente una disminución
del 54% de HC, del 46% de CO y del 14.7% de NOx, así como un leve aumento en las emisiones de CO2
en un 0.57%.
Hay que tener en cuenta de lo dicho sobre este experimento de la Universidad de Idaho, que las pruebas se
realizan usando biodiesel al 100% en un motor DIESEL sin ninguna modificación particular, de manera que
los resultados de rendimientos mecánicos podrían mejorar en mezclas de menor porcentaje.
• Características económicas
La vertiente económica es naturalmente muy importante; si existe una razón por la cual no se ha implantado el
biodiesel es posiblemente ésta. Muchos factores influyen en el precio final del biodiesel:
• materias primas
• transformación
• impuestos
• distribución
Los factores críticos para el desarrollo del biodiesel a escala de mercado son los precios de las materias
primas y una rebaja de los impuestos especiales. Existe actualmente una propuesta de directiva europea
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para la reducción del tipo de impuesto aplicable a biocombustibles. Esto favorecería enormemente el
abaratamiento de éstos, haciéndolos combustibles competitivos frente a los gasóleos como podemos ver en
este estudio de viabilidad económica realizado por el Ciemat:
GASÓLEO A
pts/l
Coste de fabricación
36,8
(materia prima y refinería)
Impuesto especial de
Hidrocarburos
44,9
Distribución, transporte y
17,4
margen gasolinera
IVA (16%)
TOTAL (P.V.P.)
15,8
114,9
BIODIESEL pts/l
Coste de la materia prima
(3 kg semilla/l biodiesel)
Transformación
(extracción, refino,
esterificación)
Impuesto especial de
Hidrocarburos
Distribución, transporte y
margen gasolinera
IVA (16%)
TOTAL (P.V.P.)
58,3
23,4
0,0
17,4
15,8
114,9
Tabla 5. Viabilidad económica del biodiesel (Fuente: Ciemat)
Sin embargo, y aunque la producción de biodiesel pudiera no ser rentable, se incurriría en beneficios de tipo
socioeconómico y medioambiental como son:
• Menor dependencia energética
• Consecución de objetivos de la política de la U.E.
• Disminución del efecto invernadero y lluvia ácida
• Sustancia biodegradable
• Mantenimiento del empleo en el sector agrícola
• Generación de empleo en el sector agro−industrial.
• Panorama legislativo
Actualmente, en España, está permitida la utilización de biodiesel en el marco de proyectos piloto, los cuales
están exentos de pagar el impuesto especial de hidrocarburos. Sin embargo, existen grandes dificultades
para los proyectos industriales que quieran hacer uso de biocombustibles.
Se encuentra en elaboración una propuesta de la comisión sobre especificaciones técnicas y existe un
Borrador de Directiva (12 de sept 2002) para el Fomento del uso de Biocarburantes.
• Conclusiones
El biodiesel se presenta como una alternativa muy interesante a los gasóleos para lograr los objetivos que la
UE se ha propuesto en lo que se refiere a materia medioambiental y utilización de energías renovables. Con
su uso se podrán reducir de manera importante las emisiones de gases de efecto invernadero y de los que
producen las lluvias ácidas.
Por otro lado el mayor consumo que conlleva el biodiesel así como la menor potencia que proporciona y el
alto coste de los cultivos de materia prima, hacen necesaria la intervención estatal para promocionar los
biocombustibles. Ésta, no obstante servirá para revitalizar sectores castigados económicamente como la
agricultura, creando puestos de trabajo y un nuevo tejido industrial para la producción del biodiesel.
• Bibliografía
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• Mesa redonda sta: sistemas de tracción del futuro, Francisco V. Tinaut Fluixá, Universidad de
Valladolid, CIDAUT (centro de investigación y desarrollo en automoción)
• Curso de Formación del Profesorado en el área de las Energías Renovables: BIOMASA VECTOR
ENERGÉTICO, biocombustibles líquidos, Ignacio Ballesteros Perdices, DER−CIEMAT.
• Apuntes de Tecnologías Energéticas, José Ignacio Linares, B.Yolanda Moratilla, Luis E. Herranz,
Departamento de Fluidos y Calor, UPCo.
• Nacional Biodiesel Board
• HySEE Preliminary Processing and Screening, Department of Agricultural Engineering, University
of Idaho
• http://www.journeytoforever.org
• http://www.biodiesel.org
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