Reducción de contaminación mediante combustibles emulsionados

La combustión del combustible diesel usualmente es incompleta provocando no sólo emisiones de óxidos de nitrógeno (NO_x) y dióxido de carbono (CO₂), sino también de monóxido de carbono (CO) y materia particulada, lo que conlleva serios problemas medioambientales. Asimismo, en el interior del motor o cámara de combustión se generan depósitos de hollín que provocan un aumento en el consumo de combustible y reduce la eficiencia en la transferencia de calor debido a una mayor resistencia térmica. Ante esta situación, la tecnología de combustible emulsionado se presenta como una alternativa para mejorar la eficiencia y, por tanto, el impacto ambiental de los combustibles diesel.

[Autora: Patricia Pizarro de Oro – Universidad Rey Juan Carlos – Instituto IMDEA Energía]

La tecnología de combustible emulsionado consiste en crear una emulsión altamente estable de un combustible con porcentajes variables de agua (Figura 1) [1]. Para mantener estable dicha emulsión, se añaden agentes activos de superficie o “surfactantes” que recubren las gotas de agua dispersas de forma microscópica durante toda la fase continua (combustible) e impiden su unión y coalescencia. Dependiendo de su posterior aplicación, la composición de estas mezclas puede oscilar entre 6 % y 16 % por volumen de agua, menos de 2% de aditivos y el resto el diesel.

 Figura 1. Imagen del diesel emulsionado en agua. Nótese su llamativo color blanco originado por el efecto de dispersión de luz del agua (tomado de referencia  [1]).

Cuando un diesel convencional se introduce en un motor, caldera u horno, se atomiza en forma de gotas con un tamaño de20 a100 micrones. Las gotas de combustible líquido de mayor tamaño no se queman completamente, generando un residuo carbonoso (hollín) que se acumula en las superficies de la cámara de combustión o se escapa como partículas a través de los gases de escape. El principio de funcionamiento de la tecnología del diesel emulsionado se basa en provocar una segunda atomización, adicional a la que experimenta el combustible convencional, en el interior del motor, horno o caldera. De este modo, cuando las gotas micrométricas del diesel emulsionado son sometidas a las altas temperaturas y presiones del interior de la cámara de combustión, se produce la violenta evaporación del agua contenida. Esta transformación de agua en vapor escinde el combustible que lo rodea en gotas mucho más pequeñas que ofrecen un área superficial mucho mayor, lo que mejora de manera significativa la eficiencia de la combustión. Asimismo, la generación de dicho vapor de agua reduce las máximas temperaturas alcanzadas en la combustión, lo que resulta en la menor formación de emisiones NOx.

Entre los beneficios que se atribuye al uso de combustibles emulsionados en motores diesel destacan los siguientes:

• Eficiencia Mejorada. Mediante pruebas se ha      demostrado que la eficiencia del motor diesel puede incrementarse hasta un      10%.
• Beneficios ambientales. Dependiendo del tipo de      motor y su estado, las emisiones de contaminantes pueden reducirse de      forma significativa, especialmente en el caso de los NOx, (hasta un 30 %      menos), CO (hasta un 60 % menos), de partículas (hasta un 60 % menos) y      humos (hasta un 80 % menos).
• Impide la acumulación de carbón en el interior      del motor, reduciendo su desgaste.

La tecnología de combustible emulsionado no sólo es aplicable al diesel sino también a otros combustibles líquidos, como naftas, fuel oil pesado y biodiesel. Un aspecto adicional a destacar es que los motores, calderas u hornos no precisan de ser modificados para operar con estos combustibles.

A pesar de los grandes beneficios ambientales y económicos que, a priori, proporcionaría el uso de combustibles emulsionados, actualmente su comercialización y uso está muy poco extendido en Europa (tan sólo Italia y Francia se muestran favorables), en parte debido a la falta de estándares y a la poca aceptación por parte de los fabricantes de motores [2]. 

Referencias

[1] Página web de Alternative Petroleum Technologies. http://www.altpetrol.com/

[2] Alex Spataru. Emulsified Fuels in Western Europe. An Overview. ARB/CEC Alternative Fuel Symposium.