¿Qué es el bioetanol como combustible y cuáles son sus ventajas?
Es posible que haya visto en las noticias de los últimos años noticias sobre coches que funcionan con alcohol en lugar de gasolina. La idea de utilizar etanol como combustible para los vehículos existe desde hace tiempo, pero sólo recientemente se ha explorado seriamente el concepto. Sustituyendo el combustible derivado del petróleo por el alcohol, podríamos eliminar los nocivos gases de escape que produce cualquier coche cuando utiliza gasolina como combustible.
El bioetanol es un apasionante combustible alternativo que está despertando el interés de investigadores, consumidores y fabricantes de automóviles. Pero, ¿qué es el bioetanol y por qué se considera tan prometedor?
¿Qué es el combustible de bioetanol?
El etanol es desde hace tiempo una de las sustancias más versátiles y esenciales de las que disponemos. La mayoría de la gente conoce el etanol como el alcohol que se encuentra en las bebidas alcohólicas. Pero para los químicos, el etanol es mucho más que una droga psicoactiva; es un disolvente con un sinfín de aplicaciones industriales y químicas. En los últimos años, el etanol también ha surgido como un potencial combustible renovable para los automóviles y una alternativa viable a la gasolina basada en el petróleo.
Bioetanol se refiere simplemente al etanol producido a partir de la biomasa. Si se pregunta de qué está hecho el bioetanol, aquí tiene la respuesta. La biomasa es un término amplio que incluye cualquier material derivado de un organismo vivo o recientemente fallecido. La madera es el ejemplo más común de biomasa. Al quemar madera, podemos liberar directamente la energía que contiene y utilizarla como combustible. Otras categorías comunes de biomasa son los residuos agrícolas y el estiércol animal, los residuos alimentarios e industriales y los cultivos energéticos.
¿Cómo se fabrica el bioetanol?
La biomasa, normalmente en forma de cultivos energéticos, puede producir bioetanol mediante un proceso llamado fermentación, el mismo proceso en el que se utiliza el ácido sulfúrico para fabricar bebidas alcohólicas. El maíz, la caña de azúcar, las algas y otras muchas plantas disponibles pueden utilizarse para producir bioetanol mediante fermentación. Durante el proceso de fermentación, ciertas especies de levadura consumen los azúcares de la biomasa. Al digerirlos, producen etanol y dióxido de carbono (CO2) como subproductos.
La biomasa suele contener una serie de polímeros de carbohidratos complejos llamados celulosa, que se encuentran en las paredes celulares de las plantas. Para producir suficiente azúcar para la fermentación, la biomasa debe ser tratada con ácidos o enzimas especiales. Estos rompen algunas de las células vegetales más resistentes, exponiendo su estructura interna mediante otro proceso llamado hidrólisis. La hidrólisis de la celulosa produce azúcar sacarosa, que puede ser fermentada para producir etanol. Hay tres formas principales de extraer azúcar de una muestra de biomasa: hidrólisis enzimática, hidrólisis ácida diluida e hidrólisis ácida concentrada.
Hidrólisis enzimática: Se añaden enzimas especiales a la muestra de biomasa. Estas enzimas rompen las células vegetales e hidrolizan la celulosa para producir sacarosa. Este método es una innovación reciente y actualmente es muy caro de aplicar. Sin embargo, se espera que sea más económico con el tiempo, a medida que se perfeccione el proceso.
Hidrólisis ácida diluida: Este método es el más antiguo y sencillo. También es actualmente la forma más eficiente de utilizar la biomasa para la producción de etanol, aunque esto podría cambiar en el futuro. El proceso consta de dos etapas, cada una de las cuales consiste en añadir ácido sulfúrico, diluido a menos de 1% y calentado a 190 - 215 grados Celsius, a la biomasa. El ácido débil y el calor elevado hidrolizan la celulosa. El líquido resultante puede recuperarse y procesarse.
Hidrólisis ácida concentrada: La hidrólisis ácida concentrada utiliza una concentración mucho más fuerte (70-77%) de ácido sulfúrico, que se añade a la biomasa seca y se eleva a una temperatura de 50 celsius. A continuación, la mezcla se diluye con agua hasta que la concentración esté entre 20-30grees Celsius, antes de calentarla a 100 grados Celsius durante una hora. El resultado de este proceso es un gel que puede presionarse para liberar una mezcla de azúcar y ácido. La mezcla se separa mediante una columna cromatográfica.
¿Qué ventajas tiene el bioetanol como combustible?
Bioetanol ofrece numerosas ventajas sobre los tipos de combustible más antiguos. Sin embargo, una de las principales razones es que cualquier planta que contenga azúcar y almidón puede utilizarse para producirla. A medida que avanza la investigación y se perfeccionan los procesos de extracción y fermentación de los azúcares, cabe esperar que el rendimiento aumente. Actualmente se considera que un puñado de cultivos es muy superior para la producción de bioetanol, pero esto podría cambiar con el tiempo.
La producción de combustible de bioetanol es mucho más respetuosa con el medio ambiente que otros combustibles convencionales, y se están realizando esfuerzos para reducir aún más la huella de carbono. En principio, la producción de bioetanol debería ser neutra en carbono, ya que el único CO2 que se libera a la atmósfera es el absorbido por la planta mediante la fotosíntesis.
La producción de bioetanol no sólo es más ecológica que otros tipos de producción de combustible, sino que, cuando se utiliza, produce humos mucho más limpios. El etanol se quema completamente; no hay subproductos dañinos como otros tipos de combustible. Cuando el bioetanol se utiliza como combustible para los motores de combustión interna de los coches, los gases de escape suelen ser más limpios que el aire circundante, especialmente en entornos urbanos.
Porque etanol biodegradables, los derrames de combustible no son desastres ambientales potenciales, como es el caso del petróleo. Si el etanol entra en el agua, se diluirá hasta alcanzar una concentración baja y no tóxica.
¿Para qué se utiliza el bioetanol como combustible?
El bioetanol se utiliza en diversos contextos y se espera que encuentre más aplicaciones a medida que pase el tiempo y mejoren los métodos de producción. Si se pregunta cada año para qué se utiliza el bioetanol, se verá que la lista es cada vez más larga. Los dos usos más destacados del bioetanol son como aditivo o alternativa al petróleo y como combustible para chimeneas especiales.
La adición de etanol a la gasolina aumenta el número de octano, haciéndola más resistente a la detonación. El resultado es que una mayor parte del combustible se quema en lugar de explotar. Aumentar el octanaje del combustible suele ser un proceso muy caro; añadir etanol al combustible de baja calidad mejora su rendimiento sin aumentar significativamente el coste. Muchos fabricantes de automóviles también han empezado a admitir el E85 en sus vehículos, que es un combustible fabricado con etanol 85% y productos petrolíferos 15%.
Chimeneas de bioetanol también son cada vez más comunes y podrían llegar a sustituir por completo a las chimeneas convencionales. Dado que el bioetanol arde de forma tan limpia y no produce productos de combustión tóxicos, las chimeneas de bioetanol no necesitan una chimenea para evacuar el humo; no hay humo del que preocuparse. Como las chimeneas de bioetanol no requieren infraestructura adicional, pueden utilizarse de forma independiente en situaciones en las que sería imposible tener una chimenea convencional. Si se pregunta cuánto dura el combustible de bioetanol cuando se quema continuamente en una chimenea, la respuesta es de 4 a 8 horas. Las chimeneas de bioetanol suelen permitir al usuario controlar el ritmo de quema del combustible a través de varios ajustes de calor. Cuanto más produce, más rápido consume el combustible.
¿Qué significa el bioetanol para el futuro de la producción de combustible?
El bioetanol no es el único biocombustible que existe. Sin embargo, actualmente es la más destacada, y sus primeros éxitos han sido un importante motor de la investigación de otras tecnologías relacionadas. Otros dos ejemplos destacados de conceptos similares son el biodiésel y el combustible de hidrógeno. Al examinar cómo se fabrican el biodiésel, el bioetanol y el combustible de hidrógeno, podemos empezar a entender cómo será el futuro de las tecnologías de energía limpia.
El biodiésel es otro prometedor combustible alternativo que puede producirse a partir de aceites y grasas. El aceite de cocina usado, el aceite vegetal y las grasas animales pueden convertirse en biodiésel. Al igual que el bioetanol, el biodiésel despierta interés como posible alternativa o complemento a la gasolina. Una de las principales ventajas del biodiésel es que puede fabricarse a partir del reciclaje de una amplia gama de productos fácilmente disponibles. También puede utilizarse en motores diésel ya existentes sin necesidad de modificaciones.
El combustible de hidrógeno es otra fuente de combustible alternativa mucho más respetuosa con el medio ambiente que la gasolina. Aunque el hidrógeno es el elemento más abundante del universo, también es el más ligero. Por ello, el hidrógeno libre es raro en la Tierra porque flota en el espacio. La mayor parte del hidrógeno producido industrialmente se hace con reformado de vapor, que requiere combustibles fósiles. Sin embargo, se está investigando para producir hidrógeno a partir de la biomasa y la electrólisis del agua. Si estos esfuerzos conducen a una producción de hidrógeno limpia y eficiente, podría ser fundamental como fuente de combustible.
A medida que los efectos del cambio climático provocado por el hombre comienzan a manifestarse y a afectar a todos los rincones del planeta, la investigación sobre energías alternativas nunca ha sido tan importante. Ninguna tecnología por sí sola puede permitirnos mitigar los efectos del cambio climático, pero cambiando a una tecnología neutra en carbono cuando sea posible podemos empezar a reducir nuestro impacto en el medio ambiente.
Los biocombustibles como el bioetanol nos permiten vislumbrar cómo podría ser un futuro energético limpio. La biomasa es abundante en nuestro planeta y podemos aprovecharla para satisfacer nuestras necesidades energéticas sin los inconvenientes asociados a la quema de combustibles fósiles. En las próximas décadas, el bioetanol y otros biocombustibles desempeñarán sin duda un papel importante para ayudarnos a reducir nuestra huella de carbono como civilización.