Tipos de biocarburantes: bioetanol, biodiésel, biohidrodiésel, biogás y biobutanol

¿Qué son los biocarburantes?

Los biocarburantes o biocombustibles son combustibles de origen renovable que pueden utilizarse como alternativa al 100% o mezclados en distintas proporciones como aditivos de los carburantes convencionales: gasóleos y gasolinas. Básicamente, tenemos biocarburantes líquidos (bioetanol y el biodiesel) y biocarburantes gaseosos como el biogás.

Los biocarburantes son también llamados biocumbustibles, pero dentro de este último grupo también se contempla a la biomasa para producción de calor. Digamos que los biocarburantes son un subproducto que se puede obtener de ciertos tipos de biomasa, es por ello que son combustibles ecológicos y sostenibles cuyo uso contribuye a la reducción de los gases de efecto invernadero. Por otro lado, disminuyen la dependencia del petróleo aumentando la seguridad de abastecimiento energético y además crean economía en el medio rural.

Tipos de biocarburantes

Biodiésel

El biodiésel es un biocombustible producido a partir de materiales orgánicos renovables, como aceites vegetales, grasas animales y aceites usados de cocina. Este combustible se emplea como alternativa al diésel tradicional en motores de combustión interna. El proceso de producción de biodiésel implica la transformación de los aceites o grasas en ésteres metílicos o etílicos, mediante una reacción química conocida como transesterificación. El producto resultante es un líquido similar al diésel que se puede utilizar en motores diesel sin necesidad de modificaciones. Tiene algunas ventajas en comparación con el diésel convencional, como una menor emisión de gases de efecto invernadero, una reducción en la contaminación del aire y una mayor seguridad en caso de derrames. Sin embargo, también tiene algunas limitaciones, como su menor densidad energética, lo que significa que los motores pueden requerir más combustible para obtener la misma cantidad de energía, y su susceptibilidad a la oxidación y al deterioro durante el almacenamiento.

Bioetanol

Para producirlo se transforman los azúcares y almidones en etanol mediante la fermentación. Después se purifica el etanol obtenido, que consiste en un líquido transparente y sin color que se puede utilizar en motores de combustión interna, ya sea mezclado con gasolina o en su forma pura. Una de sus ventajas es que es un combustible renovable, lo que significa que se puede producir continuamente empleando materiales orgánicos. Por otra parte, podemos nombrar algunas desventajas, como su menor densidad energética en comparación con la gasolina, lo que significa que los motores pueden requerir más combustible para obtener la misma cantidad de energía. Además, la producción de bioetanol puede tener impactos ambientales negativos, como el uso intensivo de agua y tierra para cultivar los materiales orgánicos necesarios.

Biogás

Como su nombre indica, es un combustible gaseoso y se produce con la desgasificación de residuos biodegradables como es el caso de residuos ganaderos, lodos de las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR); residuos de efluentes industriales y los provenientes de la parte orgánica de los residuos sólidos urbanos (RSU), es decir los producidos en las poblaciones.

El incremento de aprovechamiento de esta fuente de energía ha sido muy elevado y se están llevando a cabo mejoras, como:

• Eficiencia de los procesos de producción, depuración y limpieza del biogás.
• Desarrollo de sistemas de codigestión de residuos biodegradables
• Sistemas de inyección del biogás en redes de gas natural.
• Mejoras en las técnicas del rendimiento de los motores accionados con este gas.

Hidrobiodiésel

Es un tipo de biocombustible que se obtiene a través de la hidrotratamiento de aceites vegetales o grasas animales. Este proceso consiste en someter los aceites o grasas a altas temperaturas y presiones, en presencia de hidrógeno y un catalizador, lo que provoca la eliminación de impurezas y la transformación de los ácidos grasos en hidrocarburos más estables y compatibles con los motores diésel. Tiene un menor contenido de oxígeno y agua, por lo que es menos propenso a la oxidación y al deterioro durante el almacenamiento. También presenta una menor emisión de gases de efecto invernadero, ya que se obtiene a partir de materias primas renovables. Otra ventaja del hidrobiodiésel es que puede mezclarse en cualquier proporción con el diésel convencional, lo que permite su uso en los motores existentes. Una de las diferencias clave respecto al biodiésel, es que el hidrobiodiesel presenta una mayor densidad energética y una mayor eficiencia en los motores diésel que el biodiesel, así como una menor tendencia a oxidarse.

Biobutanol

El biobutanol es un biocombustible líquido que se obtiene a través de la fermentación de materiales orgánicos como el maíz, la caña de azúcar, la paja de trigo y la celulosa mediante bacterias como la Clostridium acetobutylicum. En comparación con el butanol convencional, el biobutanol presenta varias ventajas. En primer lugar, es más eficiente en motores que su alternativa más tradicional, ya que su densidad energética es mayor. Además, el biobutanol tiene una menor presión de vapor y que, consecuentemente, reduce el riesgo de explosiones y facilita su almacenamiento y transporte. No obstante, aunque se ha demostrado su viabilidad técnica, aún se necesita más investigación y desarrollo para mejorar los procesos de producción y reducir los costos.

Diferencia entre biodiésel y bioetanol

Básicamente, la diferencia es que el biodiesel se produce mediante un proceso químico denominado transesterificación aplicado a aceites animales o provenientes de semillas oleaginosas (girasol, colza, soja, etc.). En contraposición, el bioetanol es un alcohol de origen vegetal que se obtiene a partir de la fermentación de sustancias azucaradas y empleando cultivos ricos en azúcar como cereales y residuos vegetales.

Utilización de los biocombustibles líquidos y comparativa de contaminación

El biodiésel se utiliza en motores diesel en estado puro o mezclado con gasóleo en diferentes proporciones, mientras que el bioetanol se usa en motores de explosión de gasolina hasta una mezcla del 15%. Para estas proporciones no es necesario realizar modificaciones en los vehículos ni crear nuevas estructuras de distribución por lo que su implementación es totalmente viable. En mayores proporciones (hasta un 85%) solo puede emplearse en vehículos específicos conocidos como “flex fuel”.

En el siguiente link podéis descargar un manual técnico de uso de biocarburantes en motores de automoción.

Por ejemplo, un E5 es un biocombustible con un 5 % de etanol y el resto gasolina, y le siguen el E10 y el E85. Igual ocurre en el caso del biodiesel con el B5, B10 o B20.

En los vehículos de gasolina se puede estimar una emisión media por litro consumido de 2,38 kg de anhídrido carbónico. Para vehículos diésel, la cantidad aumenta a 2,61 Kg de anhídrido carbónico por litro de gasóleo.

En cambio, en el caso del bioetanol 5 (es decir mezcla de gasolina con un 5% de bioetanol, las emisiones están alrededor de 2,26 kg por litro. Para el caso del biodiésel el valor medio sería de 1,83 kg por litro.

Avances en biocarburantes: segunda, tercera y cuarta generación

Los avances de los biocarburantes dependerán tanto de la producción de materia prima, como de los procesos de transformación.

• Los avances en materia prima pasan por el desarrollo de mejores técnicas de recogida, acondicionamiento y almacenaje; así como en el estudio y selección de nuevas variedades vegetales oleaginosas y productoras de azúcar para la obtención de bioetanol que se adapten al clima concreto de la zona productora. Estos estudios dan lugar a biocarburantes de primera, segunda, tercera y cuarta generación. En este sentido podemos destacar dos que ya tratamos en otros post: camelina y mallee.

• En los procesos de transformación las mejoras se refieren al desarrollo de técnicas para la de producción de biocarburantes a partir de productos lignocelulósicos o semillas, así como la ampliación de las aplicaciones por ejemplo con su uso en flotas de transporte de larga distancia.

Como hemos apuntado anteriormente los desarrollos tecnológicos en este campo están dando lugar a varias generaciones.

Biocarburantes de segunda generación

En este sentido los biocarburantes de segunda generación se producen a partir de materias primas con coste nulo o reducido pero de elevado potencial, como son los residuos orgánicos y biomasas lignocelulósicas dando lugar a productos como el biohidrógeno, el syngas, los bio-aceites, el biometanol, el biobutanol o los biocarburantes sintéticos obtenidos a través de síntesis o de la reacción de Fischer-Tropsh y biocarburantes producidos a partir de microalgas.

Biocarburantes de tercera generación

Los biocarburantes de tercera generación se diferencian de los de 2ª generación en que emplean como materia prima cultivos bioenergéticos específicamente diseñados (a menudo con biología molecular) para mejorar la conversión de biomasa a biocombustible: tal es el caso de los árboles “bajos en lignina” que reducen los costes de pretratamiento y mejoran la producción de etanol, o el maíz con celulasas integradas.

Biocarburantes de cuarta generación

Los biocarburantes de cuarta generación simbolizan el concepto de “bioenergía con almacenamiento de carbono”, ya que además de llevar incorporada la 3ª generación, también gestionan la captación y almacenamiento del carbono (CAC) bien a nivel de la materia prima o también a nivel de los métodos  de proceso.

Es este sentido, la materia prima no solo se adapta para mejorar la eficiencia de proceso (como en la tercera), sino que además se diseña para captar más dióxido de carbono en el crecimiento del cultivo. En lo que respecta a los métodos de proceso se realiza la captación y almacenamiento geológico del carbono (por ejemplo en yacimientos petrolíferos agotados) o a través del almacenamiento en minerales (en forma de carbonatos).

En la actualidad, en Europa, todos los carburantes que repostamos llevan un porcentaje de biocombustibles; es por ello que es interesante conocerlos.