Etanol (combustible)

Etanol (combustible)

Fuentes de ahorro de energa.Fernando Ismael Ayala Quintana.

Etanol (combustible)

Eletanoles uncompuesto qumicoobtenido a partir de la fermentacin de los azcares que puede utilizarse comocombustible, solo, o bien mezclado en cantidades variadas congasolina, y su uso se ha extendido principalmente para reemplazar el consumo de derivados delpetrleo.El combustible resultante de la mezcla deetanoly gasolina se conoce comogasoholo alconafta. Dos mezclas comunes sonE10yE85, con contenidos de etanol del 10% y 85%, respectivamente.El etanol tambin se utiliza cada vez ms como aadido para oxigenar la gasolina estndar, reemplazando alter metil tert-butlico(MTBE). Este ltimo es responsable de una considerable contaminacin del sueloy delagua subterrnea. Tambin puede utilizarse como combustible en lasceldas de combustible.Para la produccin de etanol en el mundo se utiliza mayormente como fuentebiomasa. Este etanol es denominado, por su origen,bioetanol.

Fuentes y proceso de fabricacin.El etanol puede producirse de dos formas. La mayor parte de la produccin mundial se obtiene del procesamiento de materia biolgica, en particular ciertas plantas con azcares. El etanol as producido se conoce comobioetanol. Por otra parte, tambin puede obtenerseetanolmediante la modificacin qumica deletileno, porhidratacin.Bioetanol

El etanol es uncombustibleque puede producirse a partir de un gran nmero deplantas, con una variacin, segn el producto agrcola, del rendimiento entre el combustible consumido y el generado en dicho proceso. Este etanol, conocido como bioetanol, est sujeto a una fuerte polmica: para unos se perfila como unrecurso energticopotencialmentesostenibleque puede ofrecer ventajas medioambientales y econmicas a largo plazo en contraposicin a loscombustibles fsiles, mientras que para otros es el responsable de grandesdeforestacionesy del aumento del precio de losalimentos, al suplantarselvasy terrenos agrcolas para su produccin,1dudando adems de su rentabilidad energtica.El bioetanol tiene las mismas caractersticas ycomposicin qumicaque eletanolya que se trata del mismo compuesto. La diferencia radica en su proceso de produccin. El bioetanol ha de ser obtenido desdebiomasa, no pudiendo obtenerse delpetrleo.Todos loslicoresalcohlicosque proceden de lafermentacindelazcarde algunaplantase pueden denominar como bioetanol.

Sntesis qumica

El etanol para uso industrial se suele sintetizar mediantehidratacincataltica deletilenoconcido sulfricocomocatalizador. El etileno suele provenir deletano(un componente delgas natural) o denafta(un derivado delpetrleo). Tras la sntesis se obtiene una mezcla de etanol y agua que posteriormente hay que purificar mediante alguno de los procesos descritos ms arriba.Segn algunas fuentes, este proceso es ms barato que la fermentacin tradicional, pero en la actualidad representa slo un 5% de la capacidad mundial de produccin de etanol.

Mezclas combustibles con etanol

Generalmente, cuanto mayor es el contenido de etanol en una mezcla de gasohol, ms baja es su conveniencia para los motores corrientes de automvil. El etanol puro reacciona o se disuelve con ciertos materiales degomayplsticosy no debe utilizarse en motores sin modificar. Adems, el etanol puro tiene unoctanajemucho ms alto (116AKI, 129RON) que la gasolina comn (86/87 AKI, 91/92 RON), requiriendo por tanto cambiar elcociente de compresino lasincronizacin de la chispapara obtener el rendimiento mximo. Cambiar un coche que utilice gasolina pura como combustible a un coche que utilice etanol puro como combustible, necesitacarburadoresycaudalesms grandes (un aumento de rea de cerca del 30-40%). El metanol requiere un aumento uniforme ms grande de rea, aproximadamente 50% ms grande.

Mezclas combustibles con etanol

Los motores de etanol tambin necesitan un sistema dearranque en fropara asegurar la suficiente vaporizacin con temperaturas por debajo de 15C a 11C para maximizar la combustin, evitar problemas de arranque con el motor fro y para reducir al mnimo la no combustin de etanol no vaporizado. Sin embargo, una mezcla de gasolinas con un 10 a un 30% de etanol, no necesita en general ninguna modificacin del motor.La mayora de coches modernos pueden funcionar con estas mezclas sin ningn problema.Produccin y uso

En 2006 la produccin mundial total de etanol en todos sus grados fue de 51,06 mil millones de litros (13,49 mil millones degalones internacionales). Los dos principales productores mundiales sonEstados UnidosyBrasil, que juntos producen el 70% del total de etanol, seguidos porChina,IndiayFrancia.Incentivos del mercado han provocado el desarrollo de crecientes industrias en pases comoTailandia,Filipinas,Guatemala,ColombiayRepblica Dominicana.EnEuropa, tantoAlemaniacomoEspaahan incrementado considerablemente su produccin de etanol. El siguiente cuadro muestra la produccin de etanol entre 2004 y 2006 para los quince mayores productores mundiales.Produccin y uso

Efectos ambientales

Contaminacin del aireEl etanol es una fuente de combustible que arde formando dixido de carbono y agua, como la gasolina sin plomo convencional. Para cumplir la normativa de emisiones se requiere la adicin de oxigeno para reducir emisiones del monxido de carbono. El aditivo metil tert-butil ter actualmente se est eliminando debido a la contaminacin del agua subterrnea, por lo tanto el etanol se convierte en un atractivo aditivo alternativo. Como aditivo de la gasolina, el etanol al ser ms voltil, se lleva consigo gasolina, lanzando as ms compuestos orgnicos voltiles (VOCs Voltil Organic Compounds).Considerando el potencial del etanol para reducir la contaminacin, es igualmente importante considerar el potencial de contaminacin del medio ambiente que provenga de la fabricacin del etanol. En 2002, la supervisin de las plantas del etanol revel que lanzaron VOCs en una tasa mucho ms alta que la que se haba divulgado anteriormente. Se producen VOCs cuando el pur fermentado de maz se seca para venderlo como suplemento para la alimentacin del ganado. Se pueden unir a las plantas oxidantes termales u oxidantes catalticos para consumir los gases peligrosos.

Contaminacin del aguaLasvinazasconstituyen un sub-producto de procesos de destilacin y fermentacin de azcares provenientes de melazas de caa de azcar, de azcares obtenidos del agave y de granos en general. Cabe sealar que por cada litro de etanol producido a partir de melazas de caa, se generan 13 litros de vinazas, que contienen una carga orgnica altsima, compuestos txicos y recalcitrantes, como las melanoidinas e importantes cantidades de potasio.Efectos del etanol en la agriculturaLos ecologistas han hecho algunas objeciones a muchas prcticas agrcolas modernas, incluyendo algunas prcticas tiles para hacer el bioetanol ms competitivo. Los efectos sobre los campos afectaran negativamente a la produccin para consumo alimentario de la poblacin.PlomoEn el pasado, cuando los granjeros destilaban su propio etanol, utilizaban a veces losradiadorescomo parte delalambique. Los radiadores contenan a menudoplomo, que contaminaba el etanol. El plomo pasaba al aire al quemarse el combustible contaminado, generando problemas de salud (saturnismo). Sin embargo sta era una fuente de plomo menos importante que eltetraetilo de plomoque se empleaba como aditivo corriente de la gasolina, como antidetonante (hoy prohibido en la mayora de los pases). Hoy da, el etanol para uso como combustible se produce casi exclusivamente en plantas construidasad-hoc, evitando as cualquier remanente de plomo.Economa

Dependencia del petrleoA diferencia del petrleo, extrado de unos yacimientos no existentes en todas las regiones, casi cualquier pas con suficiente terreno en su territorio (y siempre y cuando est dispuesto a importar la comida del exterior), puede producir etanol para su uso como combustible.El etanol es pues una alternativa interesante, que puede incluso ayudar a mitigar las tensiones internacionales derivadas de la dependencia y adiccin de algunos pases por el petrleo, si bien esto depender del balance energtico oTRE, y no tanto del econmico. El cultivo y procesado de agro-combustibles se realiza actualmente con petrleo, tanto por el uso de agroqumicos como de maquinaria, por lo que en el mejor de los casos (si el TRE resulta ser positivo), el proceso equivaldr a un aumento del rendimiento energtico del petrleo. Actualmente sin embargo, segn muchos estudios, el ciclo de vida completo (incorporando por ejemplo la energa necesaria para producir y reparar la maquinaria agrcola, y la usada en el proceso de destilacin y fermentacin) el balance es negativo, es decir: consume ms energa fsil que la renovable que produce. La deforestacin y la disminucin de tierra cultivada para alimentacin (con la subsiguiente aparicin del hambre) son otros de los grandes problemas que plantea el etanol.