CAPÍTULO 5-BIODIESEL INTRODUCCIÓN • Tradicionalmente usamos combustibles fósiles para la generación de energía. Con el crecimiento de la población, el incremento de la producción industrial, el uso masivo de tecnologías; las reservas de dichos combustibles se están agotando y su uso contribuye a un creciente deterioro ambiental. • Por este motivo se han desarrollado una serie de energías alternativas a partir de recursos naturales renovables y menos contaminantes, como el agua, el viento, la luz solar y la biomasa. • A finales del siglo XIX, Rudolf Diesel (ingeniero alemán) puso en funcionamiento su primer prototipo de motor diésel, con aceite de maní. Paralelamente el combustible diésel proveniente del petróleo se posicionó en el mercado debido a su costo, eficiencia y disponibilidad. DEFINICIÓN • El biodiesel es un éster que se puede producir a partir de aceites vegetales (girasol, palma, soja, etc) y de grasas animales. • Su elaboración se basa en la reacción de transesterificación de los glicéridos, utilizando catalizadores. • Desde el punto de vista químico, los aceites vegetales son triglicéridos, es decir, tienen tres cadenas de ácidos grasos unidas a un alcohol, el glicerol. • En la reacción de trans-esterificación, una molécula de triglicérido reacciona con tres moléculas de metanol o etanol para dar tres moléculas de monoésteres y una de glicerol. • Estos ésteres metílicos o etílicos (biodiesel) se mezclan con el diesel convencional (o gasoil) o se utilizan como combustible puro en cualquier motor diesel. El glicerol desplazado se recupera como un subproducto de la reacción. MECANISMO DE LA REACCIÓN CONSTITUYENTES DEL BIODIESEL • Las moléculas de biodiesel derivan de los ácidos grasos. • Están formadas por átomos de carbono y sus átomos de hidrógeno asociados, unidos en cadenas entre 1618 unidades, aproximadamente del mismo tamaño que las del petrodiesel. • Las cadenas terminan con un grupo de ácido carboxílico. • R-COOH CONSTITUYENTES DEL BIODIESEL • Los átomos de C están unidos principalmente por enlaces CC, pero al contrario que en los hidrocarburos del petrodiésel, algunos son del tipo C=C. • Debido a la existencia de problemas técnicos en el uso de los ácidos como combustible, los ácidos grasos se hacen reaccionar con metanol, CH3OH, el cual los convierte en ésteres metílicos; por consiguiente, el átomo de hidrógeno del grupo ácido es reemplazado por un grupo metílico. CONSTITUYENTES DEL BIODIESEL • Estos ésteres metílicos de ácidos grasos, EMAG, son los constituyentes del biodiesel. Los aceites vegetales están compuestos en gran medida por triglicéridos, moléculas en las cuales tres cadenas separadas de ácidos grasos (habitualmente distinto tamaño) están unidas por enlaces éster al trialcohol glicerina (glicerol). COMPARACIÓN DE ESTRUCTURAS QUÍMICAS GASES DE EFECTO INVERNADERO Y CONTAMINACIÓN DEL AIRE POR BIODIESEL • El uso de metanol (mismo que se obtiene a partir de combustibles fósiles) hace que el biodiesel no sea 100% renovable, aunque la mayoría de los átomos de carbono de los ésteres combustibles y, en consecuencia, la mayor parte de su valor como combustible, proceden de los aceites vegetales originales. GASES DE EFECTO INVERNADERO Y CONTAMINACIÓN DEL AIRE POR BIODIESEL • El biodiesel derivado de la soja genera cerca de un 90% más de energía que la utilizada para producirlo, comparado con el aproximadamente 25% del etanol procedente del maíz. • En comparación con la producción de maíz para obtener etanol, la producción de soja también utiliza mucho menos fertilizante y libera una cantidad mucho menor de nitrógeno, fósforo y pesticidas perjudiciales en las cuencas hidrográficas. GASES DE EFECTO INVERNADERO Y CONTAMINACIÓN DEL AIRE POR BIODIESEL • Cuando se queman las mezclas de biodiesel, producen emisiones significativamente menores de monóxido de carbono, material particulado e hidrocarburos en comparación con el combustible 100% petrodiesel al que sustituyen; la reducción en hollín y CO surge del hecho de que el biodiesel es un combustible oxigenado. USO DEL BIODIESEL EN VEHÍCULOS DE MOTOR • La fracción de biodiesel en los combustibles diésel se designa con un sistema de etiquetaje B análogo al utilizado, para los alcoholes en la gasolina. En consecuencia B5 simboliza un combustible diésel con un 5% de biodiesel en volumen y B100 corresponde al biodiesel puro. • Antiguamente en la Marina de los EEUU la mezcla más común era la B20, sin embargo en la actualidad se están popularizando mezclas más diluidas como la B2, la B5 y la B7. COMPARACIÓN ENTRE BIODIÉSEL Y PETRODIÉSEL VENTAJAS DEL BIODIÉSEL INCONVENIENTES DEL BIODIÉSEL Produce cantidades significativamente menores de contaminantes atmosféricos tales como: CO y material particulado. Debido a su menor contenido de compuestos aromáticos y a una mayor eficiencia en la combustión (por la presencia del oxígeno en su estructura molecular). Contenido energético ligeramente menor (cerca del 79%, dependiendo de la materia prima), aunque esto se compensa parcialmente con su superior eficiencia en la combustión. Tiene un punto de inflamación más elevado, y es por tanto más seguro de manejar. Es más viscoso, de modo que su uso en los países con inviernos fríos puede ser problemático. Mejor lubricante y por tanto reduce el desgaste del motor a largo plazo. Se degrada como consecuencia de su reacción con el aire durante un almacenaje prolongado (debido a la presencia de C=C, en los aceites originales), lo cual hace que la cadena de carbonos sea más susceptible a oxidación. COMPARACIÓN ENTRE BIODIÉSEL Y PETRODIÉSEL VENTAJAS DEL BIODIÉSEL INCONVENIENTES DEL BIODIÉSEL El biodiesel se biodegrada más rápido (debido a su contenido en oxígeno, ofrece un punto de ataque para las enzimas) en agua dulce y en el suelo, y es mucho menos tóxico. El biodiesel puede atraer agua de la humedad atmosférica debido a la presencia de mono-y diglicéridos no totalmente esterificados por el metanol. El agua causa corrosión en el motor, reduce la eficiencia de combustión, puede acelerar la gelificación del fluido a temperaturas bajas e incentiva el crecimiento de colonias de microbios que obturan los sistemas de combustión. El cultivo de plantas para obtener biocombustibles La reducción de CO2 está más que compensada absorbe gran parte del CO2 emitido durante su durante décadas, en el caso de que se deban aclarar producción y combustión; así pues, las emisiones de nuevos terrenos para el cultivo de plantas. gases de efecto invernadero a partir de la combustión de biodiesel se reducen cerca de la mitad. BIODIESEL EN ECUADOR Lectura y determinación de los aspectos relevantes de los siguientes documentos: • ATLAS DE BIOENERGÍA Y BIOCOMBUSTIBLES Páginas 175-187. • Link: http://www.olade.org/sites/default/files/ CIDA/IICA/Atlas%20de%20Bioenergia%20y%20Combustibles%202.pdf
