Biodiésel o green diésel, ¿alternativas al diésel convencional?

La sociedad actual tiene una fuerte dependencia de un recurso que tarde o temprano se terminará agotando, el petróleo. En este sentido, el biodiésel y el green diésel se postulan como posibles alternativas renovables para sustituir parcialmente al diésel convencional.

 Autora: [Cristina Ochoa Hernández – Instituto IMDEA Energía]

El petróleo es un recurso de origen fósil y agotable que constituye la principal fuente de energía primaria y de productos químicos a nivel mundial. Actualmente, se requieren más de 80 millones de barriles diarios de petróleo para satisfacer las necesidades globales de consumo, previéndose alcanzar cotas superiores en los próximos años. La mayor parte del crudo extraído (70-80%) está destinado a cubrir la elevada demanda del sector del transporte, la cual constituye casi una tercera parte de la energía total consumida en el mundo. Esta fuerte dependencia energética y el aumento del parque automovilístico mundial es lo que provoca la necesidad de fomentar el uso de combustibles alternativos.

 En este sentido, el biodiésel es el segundo combustible líquido de origen renovable usado más ampliamente con una producción anual de 1,6 · 1010 L (2009). Las materias primas utilizadas, para su producción de manera convencional, proceden de plantas oleaginosas (con alto contenido en triglicéridos) que compiten con la alimentación humana y/o contribuyen a la destrucción masiva de la selva, tales como la canola y la soja en USA, la palma en Malasia y la colza en Europa. Para evitar la situación comentada con anterioridad, se está intentando buscar alternativas como el uso de aceites usados, el de jatropha y, más recientemente, aquél que se extrae de las algas.

 El proceso de producción del biodiésel consiste en hacer reaccionar los triglicéridos (50-80 ºC) con un alcohol ligero (metanol o etanol) en presencia de un catalizador básico para obtener una mezcla de ésteres metílicos o etílicos (biodiésel) y, como subproducto, glicerina. El biocombustible obtenido de esta manera presenta bajo contenido en azufre, una viscosidad similar a la del diésel, no es ni inflamable ni explosivo, es biodegradable y disminuye las emisiones de monóxido de carbono, así como la presencia de hidrocarburos no quemados en los gases de combustión y la emisión de partículas sólidas. Por otro lado, aumenta las emisiones de NOx y es ligeramente corrosivo por lo que puede dañar las gomas y otros componentes del motor de un vehículo, si no está preparado para tal fin. Por este motivo, el biodiésel suele comercializarse en forma de mezcla con el diésel. De esta manera, un B20 tendrá un 20 % v/v de biodiésel y un 80 % v/v de diésel. Actualmente, en Europa se pueden encontrar mezclas de hasta un 30 % v/v en biodiésel (B30) pero sólo hasta el 7 % v/v de biodiésel puede ser añadido al diésel (B7) y ser usado en los motores convencionales sin que se requiera modificación alguna en los mismos. De hecho, el diésel convencional suele suministrarse mezclado con biodiésel debido a que el porcentaje incorporado es inferior al 7 % v/v y no supone ningún riesgo el uso del mismo. Otro factor a considerar es que la densidad energética de un carburante disminuye con el aumento de la presencia de oxígeno, por lo que el biodiésel (el cual presenta dos átomos de oxígeno en su estructura) posee menos energía por unidad de volumen que el diésel, como puede observarse en la Tabla 1.

Tabla 1. Comparación de propiedades entre el diésel, biodiésel y green diésel.

 

Otra manera de obtener un combustible de origen renovable con características más similares al diésel, sería eliminando de los triglicéridos aquello que le proporciona peores propiedades, es decir, el oxígeno. De esta manera, si se hace reaccionar el aceite con hidrógeno, el triglicérido es hidrogenado y fragmentado en varios intermedios (monoglicéridos, diglicéridos y ácidos carboxílicos) los cuales son convertidos posteriormente en parafinas e isoparafinas mediante tres posibles procesos: decarboxilación, decarbonilación e hidrodesoxigenación. Además, se producen como subproductos propano, agua, monóxido de carbono y dióxido de carbono. Si la presión parcial de hidrógeno es lo suficientemente elevada, el monóxido de carbono y el dióxido de carbono pueden ser metanizados, obteniéndose metano como otro subproducto de la reacción. Este proceso de hidrotratamiento implica trabajar con elevadas presiones de hidrógeno (20-70 bar), temperatura de reacción moderada (300 – 350 ºC) y la presencia de catalizadores metálicos. De esta manera se obtiene como producto final un combustible denominado, entre otras muchas formas, green diésel o HVO el cual puede ser mezclado con el diésel sin mermar su poder calorífico. Aunque las propiedades que presenta son muy semejantes a las diésel, también posee ciertas limitaciones como una baja lubricidad o malas propiedades en frío, que pueden ser solventadas incorporando aditivos, o bien, mezclándolo con el derivado de petróleo.

 Comparando los procesos mencionados con anterioridad, puede observarse en la Figura 1 que ambos utilizan materias primas ricas en triglicéridos (aceites vegetales) pero difieren en los reactivos utilizados (metanol frente hidrógeno), los subproductos generados (glicerina frente propano) y el producto final (ésteres metílicos frente a parafinas e isoparafinas). Además, el proceso de obtención del biodiésel requiere de unas condiciones menos severas de reacción y, por tanto, de unos menores costes operacionales. Sin embargo, las condiciones usadas en el proceso de hidrotratamiento son muy similares a las que se usan en las unidades de hidrodesulfuración (HDS), lo que facilita la posibilidad de alimentar una mezcla de triglicéridos y fracciones del petróleo en las refinerías ya existentes. Este hecho implica un menor coste de implantación y constituye una ventaja importante sobre el proceso de fabricación del biodiésel.

 

 Figura 1. Comparativa entre el proceso de obtención del biodiésel y del green diésel.

 Aun así, habrá que esperar cierto tiempo para saber si finalmente alguno de los procesos se impone por encima del otro o aparecen nuevas tecnologías que permitan disminuir, a corto-medio plazo, la dependencia existente del petróleo.

 [1] J.C. Serrano-Ruiz, E.V. Ramos-Fernández and A. Sepúlveda-Escribano, Energy Environ. Sci., 2012, 5, 5638-5652. DOI 10.1039/c1ee02418c

[2] N.N.A.N. Yusuf, S.K. Kamarudin, Z. Yaakub, Energy Conv. & Mgmt., 2011, 52, 2741-2751. DOI 10.1016/j.enconman.2010.12.004

[3] A. Macor, F. Avella, D. Faedo, Appl. Energy, 2011, 88, 4989-5001. DOI 10.1016/j.apenergy.2011.06.045.

[4] M. Lapuerta, M. Villajos, J. R. Agudelo, A. L. Boehman, Fuel Proc. Technol., 2011, 92, 2406-2411. DOI 10.1016/j.fuproc.2011.09.003.

[5] http://www.clh.es/GrupoCLHCastellano/Clientes/EspecificacionesProductos/ Acceso Febrero 2012.

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Comentarios

En energías renovables es bueno tomar en cuenta la tecnología KDV que produce Diesel Sintético de alta calidad en comparación al diesel convencional, bio-diesel y otras.
El diesel Sintético actualmente contribuye a disminuir la contaminación ambiental ya que utiliza resíduos urbanos, agriícolas, industriales y todo tipo de resíduo de bio-masa como materia prima, mas información en http://www.eco-transfair.com
Saludos desde La Paz-Bolivia.

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