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Antecedentes
Los combustibles son una fuente de energía de gran
importancia en la actualidad, utilizados en mayor
medida para el transporte vehicular. Ante la
creciente demanda de combustibles en el mercado, el
panorama mundial parece acercarse a una crisis
económica debido a la gran dependencia de combustibles
fósiles, como son la gasolina y el diésel.
El biocombustible que ha presentado mayor beneficio
y aplicación debido a su semejanza con el diésel
convencional es el biodiésel, el cual ha sido utilizado
desde hace 20 años en Europa con resultados
satisfactorios, empleado principalmente en mezclas
desde 5% hasta 40% con el combustible diésel
comercial [2].
La idea de usar aceites vegetales como combustible
para los motores de combustión interna data de
1895, cuando Rudolf Diesel desarrolló su motor.
En la presentación del motor diésel en la Exposición
Mundial de París en 1900, el Ing. Diesel usó aceite
de maní como combustible [1].
La principal forma de utilización de los biocombustibles
es, la combustión para producir calor aplicable a
calefacción urbana, a procesos industriales o a la
generación de electricidad, así como a la carburación
en motores térmicos, tanto de explosión como
de combustión interna.
La alta viscosidad de los aceites, aproximadamente
10 veces más que el diésel, fue limitante en su
utilización, debido a que esto implicaba una pobre
atomización del combustible y se obtenía una
combustión incompleta. Sin embargo, el resurgimiento
de la idea de Diesel de emplear aceites vegetales
en sus motores, empieza a cobrar fuerza nuevamente
hacia finales del siglo XX con el incremento en los
precios del petróleo, lo que genera el reciente
boom de los biocombustibles líquidos a nivel mundial.
La situación ambiental, la búsqueda de nuevas fuentes
de energía y la gran dependencia del petróleo
han llevado al desarrollo de los biocombustibles,
que son combustibles orgánicos primarios y/o
secundarios derivados de la biomasa. Estos
pueden ser sólidos, gaseosos o líquidos.
El uso del biodiésel como combustible
vehicular reduce significativamente las
emisiones contaminantes, y ayudaría a
minimizar la dependencia que hay hacia
los combustibles fósiles.
¿Qué es la biomasa?
La biomasa es la utilización de la materia orgánica
como fuente energética. En el contexto energético,
la biomasa puede considerarse como la materia
orgánica originada en un proceso biológico,
espontáneo o provocado, utilizable como fuente
de energía. Estos recursos biomásicos pueden
agruparse de forma general en agrícolas y forestales.
La valoración de la biomasa puede hacerse a
través de cuatro procesos básicos mediante los que
puede transformarse en calor y electricidad: combustión,
digestión anaerobia, gasificación y pirólisis.
¿Qué es el biodiésel?
El biodiésel es un biocombustible derivado de
biomasa renovable para uso en motores de combustión
interna con ignición por compresión u otro tipo de
energía que pueda sustituir, total o parcialmente,
algún combustible de origen no renovable.
El biodiésel es biodegradable, no tóxico, genera
bajos perfiles de emisión, contribuyendo de esta manera
a la disminución de gases de efecto invernadero.
El uso de biodiésel en el sector de transporte,
específicamente en motores convencionales de
combustión interna, reduce las emisiones de
hidrocarburos no quemados, monóxido de carbono,
sulfuros, compuestos aromáticos y material
particulado. Estas reducciones aumentan a
medida que se incrementa el contenido de biodiésel
en la mezcla, de manera que cuando se utiliza
100% de biodiésel en los motores, es posible
reducir las emisiones hasta en 75% si se compara
con el uso de diésel convencional obtenido del
petróleo [2]. El biodiésel es completamente compatible
para ser mezclado con diésel proveniente de la
industria del petróleo.
Tabla 1. Ventajas e inconvenientes del biodiésel como combustible vehicular
Ventajas
Incovenientes
El biodiésel es un recurso renovable,
biodegradable y no tóxico.
El biodiésel posee alrededor de 8% menos energía
por litro que el diésel, viéndose afectada la potencia y
el consumo del motor.
Es oxigenado, lo que hace que produzca
menores emisiones de monóxido de carbono,
hidrocarburos no quemados y partículas de
humo, contribuyendo a la disminución de los
gases de efecto invernadero.
Abajo de los 0° C pueden existir problemas de
congelación y depósitos en el motor.
Puede ser usado directamente en motores
de inyección directa, sin necesidad de
adaptaciones especiales.
Aumento de las emisiones de aldehídos y de NOx.
El desempeño de los motores registra diferencias
significativas en relación con los combustibles
fósiles, debidas a su alto poder lubricante.
Requiere grandes superficies de terreno para obtener
materia prima.
El manejo es más seguro, pues posee un
punto de inflamación (flash point) muy alto.
Puede disolver sedimentos presentes en el sistema
de combustible del motor y causar obstrucciones de
filtros en su primer uso en motores que operan con
diésel, por lo que se recomienda hacer limpieza al
cambiar de diésel a biodiésel.
Los gases resultantes de la combustión no
contienen SOx, principales causantes de la
lluvia ácida.
El biodiésel se oxida con más rapidez que el diésel,
característica que puede ser un problema para su
almacenamiento a largo plazo.
Puede reducir la dependencia de combustible
fósil del país.
No es compatible con algunos tipos de materiales
como plásticos, caucho, cobre, plomo y zinc.
Puede reducir las importaciones de diésel
en el país.
El biodiésel rezagado se vuelve ácido y forma
sedimentos, fuera de los estándares de calidad.
Fuente: Linaza, Diego, “Antecedentes generales sobre biodiésel”, Master en Energías Renovables, UNIZAR, 2008.
Tabla 2. Cuadro comparativo entre propiedades del diésel y el biodiésel
Propiedad
Diésel
Biodiésel
Estándar del combustible
ASTM D975
ASTM PS 121
Composición del combustible
C10-C21 HC
C12-C22 FAME
Poder calorífico bajo, BTU/Gal
131.295
117.093
Viscosidad cinemática, @ 40°C
1.3-4.1
1.9-6.0
0.85
0.88
Carbón, % peso
87
77
Hidrogeno, % peso
13
12
0
11
Azufre, % peso
0.05 máx.
0
Temperatura de ebullición, °C
188-343
182-338
-15 a 5
-3 a 12
40-55
48-65
15
13.8
Gravedad específica kg/L @ 60°F
Oxígeno, % peso
Punto de espesamiento, °C
Número de cetano
Relación estequiométrica aire/combustible, P/P
Fuente: Biodiesel handling and Use Guidelines, NREL/TP-580-30004.
Proceso de obtención de biodiésel
Girasol
Soja
Colza
Palma
Aceite de
cocina usado
ACEITES VEGETALES
TRANSESTERIFICACIÓN
(lipasas inmovilizadas)
GLICEROL
BIODIÉSEL
Fuente: Arroyo, Acebal, de la Mata, Isabel, “Biocatálisis y biotecnología”, CSIC, Madrid, 2014.
METANOL
Beneficios del uso de biodiésel
Bajo contenido de azufre.
Combustión más completa debido a la presencia
de oxígeno en su composición química.
Menor emisión de partículas contaminantes.
Producción a partir de materia renovable.
Durante su producción se forma como subproducto
glicerina, que es de gran importancia industrial.
Número de cetano mayor al del diésel de
petróleo.
Punto de inflamación más alto, permitiendo un
almacenamiento más seguro.
Los motores diésel de hoy requieren un combustible
que sea limpio al quemarlo, además de permanecer
estable bajo las distintas condiciones en las que
opera. El biodiésel es el único combustible alternativo
que puede usarse directamente en cualquier
motor diésel, sin ser necesario ningún tipo de
modificación. Como sus propiedades son similares
al combustible diésel de petróleo, se pueden mezclar
ambos en determinada proporción.
Como inconvenientes, presenta un menor poder
calorífico (alrededor de 10%) y un comportamiento
inferior a bajas temperaturas, con tendencia a
solidificarse en condiciones de frío extremas, lo
que obliga a que deba ser tratado con compuestos
específicos.
El ciclo del biodiésel resulta ser de gran importancia,
ya que por medio de procesos sencillos e incluso
naturales se provee este combustible alternativo,
que puede llegar a ser competidor de las sustancias
energéticas convencionales.
Su uso generalizado ayudaría a reducir la dependencia
mundial que se tiene actualmente de los combustibles
fósiles, así como aumentar la competencia del
sector productivo, incorporando un nuevo producto
energético en el sector transporte.
Situación del biodiésel en México
Actualmente en México, el biodiésel se utiliza
en una proporción bastante reducida en el
sector transporte. Para que sea una opción
viable, se debe establecer una estrategia gradual de
introducción al país, con la instalación de plantas
productoras de biodiésel, infraestructura de
distribución, estímulos fiscales, sustitución de
cierto porcentaje de diésel de petróleo por
biodiésel, etc.
En cuanto a materias primas, también se requieren
medidas forestales que permitan plantaciones
necesarias para obtener el biocombustible, así como
su cuidado, evitando la formación de plagas y
contaminación de insumos agrícolas.
El costo de producción de un litro de biodiesel
asciende a 6.30 pesos, más dos o tres pesos adicionales
de costos logísticos [3]. En comparación con el
diésel de petróleo que tiene un precio de venta
de $14.20 por litro [4], si tomamos el valor más
alto de producción de biodiésel que sería de
$9.30, la diferencia con respecto al precio del
diésel de petróleo es $4.9, lo cual es aproximadamente
el 35% de ganancia, que vuelve rentable al
biodiésel en el mercado, aunque poco atractivo
para un proyecto de inversión.
Por lo anterior, cabe mencionar que debe ser
gradual la introducción de biodiésel para sustituir
cierto porcentaje de diésel como combustible
en el país, y la dirección para generalizar su uso
va encaminada a reducir el costo de producción,
analizando cada una de las variables que influyan
en este valor. Al contar con un costo de producción
bajo, el precio de venta del biodiésel, incluyendo
impuestos, puede llegar a competir significativamente
en el mercado con el precio del diésel.
El ciclo del biodiésel
Aceite vegetal crudo
Semillas
Aceite vegetal refinado
Alcohol
Extracción
Refinado
Energía
Oleaginosas
Transesterificación
Fotosíntesis
Vehículos
Glicerina
Biodiésel
Industria
alimentaria
Industria
cosmética
Mesografía
1.Lizana, Diego, “Antecedentes generales sobre
biodiésel”, Master en energías renovables,
UNIZAR, España, 2008.
2.García, Alfaro, Ruiz, Esteban, “Estudio de
prefactibilidad para la generación de biodiésel a
partir de aceite quemado en el restaurante Tip
Top, Estelí, Nicaragua.”, Facultad de Tecnología
de la industria, Nicaragua, 2012.
3.Riegelhaupt, Espinoza, Francisco, “La fiebre de
plantaciones para Biodiésel de Jatropha”, La
Jornada, México. Consultado: 15 de Mayo de
2015. http://ciencias.jornada.com.mx
4.www.appa.es. Consultado: 9 de Mayo de 2015.
5.Maldonado, A., 2010, “Recopilación de aspectos
importantes sobre Biodiésel”, Presentación en
Power Point, CONUEE.
6.Masera, Rodriguez, Lazcano, Horta, Macedo,
Trindade, Trhän, Probst, Weber, Michael, “Potenciales
y Viabilidad del Uso de Bioetanol y Biodiésel
para el Transporte en México”, SENER/GTZ,
México, Noviembre 2007.
7.BioSC, 2015, Ficha técnica biodiésel B-100,
Santa Marta, Colombia.
8.Rodríguez, Ivet, “Biodiésel: de la cocina al motor”,
CNN Expansión, México, Noviembre 2011.
9.www.conuee.gob.mx Consultado: 2 de Mayo de 2015.
10.www.excelsior.com.mx Consultado: 9 de Mayo
de 2015.
Elaborado en la Dirección de Movilidad y Transporte
Colaborador: Ignacio Senobio Rojas
www.conuee.gob.mx
Av. Revolución 1877, Col. Loreto,
Del. Álvaro Obregón, C.P., 01090,
México, D.F.,
Tel. (55) 3000 1000 Ext. 1211, 1213 y 1215