Los Biocombustibles


Categoría: Pandilla Kids (3ro., 4to., 5to. y 6to. Año de primaria)
Área de participación: Divulgación y enseñanza de la ciencia

Asesor: LUZ AMELIA OJEDA GARCÍA

Autor: Michelle Xerenthiu Salinas Garcia ()

Grado:

Resumen

Un   biocombustible es una mezcla de sustancias orgánicas que se utiliza como combustible en los motores de combustión interna. Deriva de la biomasa, materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía.

Pregunta de Investigación

• ¿Cuáles son las ventajas y las desventajas de usar biodiesel en lugar de diésel?

Planteamiento del Problema

Las principales ventajas son:

  • El biodiésel tiene mayor lubricidad que el diésel de origen fósil, por lo que extiende la vida útil de los motores.
  • Es más seguro de transportar y almacenar, ya que tiene un punto de inflamación 100°C mayor que el diésel fósil. El biodiésel podría explotar a una temperatura de 150°C.
  • El biodiésel se degrada de 4 a 5 veces más rápido que el diésel fósil y puede ser usado como solvente para limpiar derrames de diésel fósil.

 

Las principales desventajas serían las siguientes:

  • Los costos de la materia prima son elevados y guardan relación con el precio internacional del petróleo. Dichos costos representan el 70% de los costos totales del biodiésel, por lo que este actualmente es un producto relativamente costoso
  • Por su alto poder solvente, se recomienda almacenar el biodiésel en tanques limpios; si esto no se hace, los motores podrían ser contaminados con impurezas provenientes de los tanques.

 

Antecedentes

Los biocombustibles son combustibles orgánicos primarios y/o secundarios derivados de la biomasa. Estos pueden ser sólidos, gaseosos o líquidos (FAO, 2001). Las principales formas de utilización de los biocombustibles son: la combustión para producir calor aplicable a la calefacción urbana, a procesos industriales o a la generación de electricidad, y a la carburación en motores térmicos, tanto de explosión como de combustión interna

Dentro de los biocombustibles se encuentran los biocarburantes, término que agrupa al conjunto de combustibles líquidos de origen vegetal que provienen de las distintas reacciones físico-químicas que ha sufrido la materia orgánica. Los biocarburantes se pueden dividir en dos grupos básicos. Por una parte, se encuentran los bioalcoholes, que provienen de la fermentación alcohólica de cultivos vegetales ricos en azucares y, por otra, los bioaceites, derivados de diversos tipos de especies oleaginosas, así como también de la transformación de los aceites vegetales usados. La ventaja de estos tipos de combustibles radica en su origen. Provienen de material de forraje vegetal, al cual se le ha extraído parte del dióxido de carbono que se podría liberar en la atmósfera. Por eso, su utilización como combustibles no implica un aumento neto de dióxido de carbono a la atmósfera, de manera que contribuye a minimizar el efecto de los gases invernadero

Diversificar la oferta energética e incrementar el uso de energías renovables es conveniente para México por razones estratégicas, económicas y ambientales. Los biocombustibles pueden jugar un papel destacado en este esfuerzo, pero es importante que su producción y su uso se apeguen a estrictos criterios de sustentabilidad.

Usando bien los biocombustibles México puede contribuir a resolver los problemas globales y jugar un papel de liderazgo demostrando el uso responsable de sus recursos

Los biocombustibles son combustibles de origen biológico obtenido de manera renovable a partir de restos orgánicos. Estos restos orgánicos proceden habitualmente del azucar, trigo, maiz o semillas oleaginosas.

Todos ellos reducen el volumen total de CO2 que se emite en la atmósfera, ya que lo absorben a medida que crecen y emiten prácticamente la misma cantidad que los combustibles convencionales cuando se queman, por lo que se produce un proceso de ciclo cerrado.

Los biocombustibles son a menudo mezclados con otros combustibles en pequeñas proporciones, 5 o 10%, proporcionando una reducción útil pero limitada de gases de efecto invernadero. En Europa y Estados Unidos, se ha implantado una legislación que exige a los proveedores mezclar biocombustibles hasta unos niveles determinados. Esta legislación ha sido copiada luego por muchos otros paises que creen que estos combustibles ayudarán al mejoramiento del planeta a través de la reducción de gases que producen el denominado ‘Efecto Invernadero’.

Los biocombustibles existen desde la invención de los automóviles. A principios del siglo XX, Henry Ford consideró usarlos para mover sus famosos Modelos T con etanol e incluso los primeros motores diesel llegaron a funcionar con aceite de cacahuete.

Pero el descubrimiento de inmensos depósitos de petróleo mantuvieron la gasolina y el diesel muy baratos durante décadas, lo que relegó a los biocombustibles al olvido. Sin embargo, con la reciente subida de los precios del petróleo, junto a la creciente preocupación sobre el calentamiento global causado

por las emisiones de dióxido de carbono, los biocombustibles han vuelto a subir la
palestra

De hecho, la gasolina y el diesel son biocombustibles prehistóricos. Pero se les conoce con el nombre de combustibles fósiles porque están hechos de plantas y animales que han estado enterrados durante millones de años. Los biocombustibles son similares, excepto que se fabrican a partir de plantas cultivadas en la actualidad.La mayor parte de la gasolina en los Estados Unidos está mezclada con un biocombustible: el etanol. Es el mismo material de las bebidas alcohólicas, excepto que está hecho de maíz, pero sometido a un intenso tratamiento. Existen distintas formas para fabricar biocombustibles, generalmente se usan reacciones químicas, fermentación y calor para descomponer los almidones, azúcares y otras moléculas de las plantas. Los productos residuales se refinan posteriormente para producir un combustible que pueden usar los coches.

Varios países del mundo están utilizando distintas clases de biocombustible. Durante décadas, Brasil ha fabricado etanol a partir de la caña de azúcar y algunos vehículos funcionan con etanol puro y no como aditivo a los combustibles fósiles. Y el biodiesel, un combustible similar al diesel fabricado del aceite de palma, está disponible generalmente en Europa.

Dicho así, parecería que los biocombustibles son la gran solución. Los automóviles son grandes emisores de dióxido de carbono, el peor gas de efecto invernadero causante del calentamiento global. Pero como las plantas absorben dióxido de carbono mientras crecen, los cultivos destinados a la fabricación de biocombustible absorben tanto dióxido de carbono como el que emiten los escapes de los vehículos que los queman. Y a diferencia de las reservas petrolíferas subterráneas, los biocombustibles son un recurso renovable ya que siempre podemos cultivar más para producir biocombustible.

Lamentablemente no todo es tan sencillo. Los procesos de cultivo, fabricación de fertilizantes y pesticidas además de la conversión de las plantas en biocombustible, consumen mucha energía. De hecho, es tanta energía la que consumen que hay un debate abierto sobre el etanol de maíz para dilucidar si proporciona la misma energía que necesita para su cultivo y procesamiento (EROEI). Además, puesto que gran parte de la energía usada en la producción procede del carbón y el gas natural, los biocombustibles no sustituyen el petróleo que consumen.

En el futuro, muchos expertos consideran que será mejor hacer biocombustibles a partir de gramíneas y árboles pequeños ya que contienen más celulosa. La celulosa es un material resistente que conforma las paredes de las células vegetales y es la mayor parte del peso de las plantas. Si se pudiese transformar la celulosa en biocombustible, sería mucho más eficiente que los biocombustibles actuales y se emitiría menos dióxido de carbono a la atmósfera.

Biocombustible del futuro, tal y como lo imaginan quienes intentan crearlo, bien podría caracterizarse con una sola palabra: gasolina. «Nuestro objetivo consiste en obtener moléculas idénticas a las de la gasolina, el diésel y el combustible para aviones», explica George Huber, ingeniero químico de la Universidad de Massachusetts-Amherst que investiga técnicas para convertir la biomasa (materia orgánica de origen vegetal) en combustible para el transporte. Al igual que la gasolina, el biocombustible ideal debería poder emplearse en las máquinas e infraestructuras actuales y proveer a todo tipo de vehículos de la energía suficiente para llegar a su destino.

El etanol, en el que durante tanto tiempo se ha centrado la industria del biocombustible, no satisface ese requisito. Su densidad energética resulta considerablemente menor que la de los derivados del petróleo: en un automóvil, un litro de etanol solo permite recorrer el 70 por ciento de la distancia que se cubre con un litro de gasolina; en el caso de un vehículo pesado o un avión, el etanol ni siquiera proporciona la potencia suficiente. Además, tiende a mezclarse con la humedad del entorno, por lo que se diluye con facilidad, y es corrosivo, lo que dificulta su empleo en los motores actuales y su transporte por las canalizaciones existentes.

MARCO TEORICO CONCEPTUAL.

En esta sección se presentan y desarrollan los principales conceptos relacionados con el tema de biocombustibles, ya que éstos para su entendimiento integral necesitan de la explicación de diversos términos muy ligados, los cuales como su fuente lo señala están estrechamente relacionados con la legislación que actualmente rige en nuestro país:

  • “Biocombustibles.- combustible producido directa o indirectamente con biomasa, como la leña, el carbón(sic), bioetanol, biodiesel, biogas (metano) o biohidrógeno.
  • Bioenergía.- Es la energía que se obtiene de la biomasa, misma que se presenta en una gran variedad de formas. Puede obtenerse a partir de los biocombustibles sólidos como la leña, el carbón vegetal o los residuos agrícolas que pueden quemarse directamente o gasificarse para producir calor y electricidad-, los cultivos energéticos – como la caña de azúcar y plantas oleaginosas de las que se extraen combustibles líquidos como el bioetanol y el biodiesel-, los residuos municipales y el estiércol-, de lo que pueden obtenerse combustibles gaseosos como el biogas. La bioenergía puede ser también una fuente de hidrógeno para producir energía.
  • – biocombustible para uso en motores diesel producido mediante la transesterificaicón de petróleos o grasas derivados orgánicamente combinados con el alcohol (etanol o metanol) en presencia de un catalizador. Se puede utilizar como componente o reemplazo del combustible diesel.
  • – Estanol producido de la biomasa. También se conoce como bioalcohol etílico. La fermentación de los carbohidratos para producir bioetanol es efectuada por levaduras microscópicas en sistemas en lote o continuos, seguida por la destilación para separar y obtener bioetanol. El bioetanol tiene tres aplicaciones principales, en la industria como disolvente y materia prima para la producción de otros productos, en la elaboración de bebidas, y en forma creciente, como combustible o aditivo en las gasolinas, para todo tipo de transporte y también para instalaciones estacionarias.
  • Biogás.- Es una mezcla de gases constituida principalmente por metano y bióxido de carbono en una producción de 55 a 60% y de 35 a 40% respectivamente, y cantidades traza de otros gases como ácido sulfhídrico, nitrógeno, oxígeno y vapor de agua, entre otros. Es el producto de la conversión biológica de la biomasa como resultado de la descomposición bacteriana de la materia orgánica en la ausencia del aire realizada en un digestor anaerobio.
  • – Es la masa total de la materia viva de una parte de un organismo, población o ecosistema. Por lo general se da en términos de materia seca por unidad de área. En algunas regiones del Amazonas puede haber una biomasa de plantas de 1, 100 toneladas por hectárea de tierra. En términos energéticos, se utiliza como energía renovable, como es el caso de la leña, el biodiesel, el bioalcohol, del biogas y del bloque sólido combustible. La biomasa se puede producir o se puede obtener a partir de subproductos o residuos.
  • Cultivos energéticos.-cultivos de plantas en crecimiento rápido destinadas únicamente a la obtención de energía o como materia prima para la obtención de otras sustancias combustibles.

“Recientemente ha surgido un gran interés por los biocombustibles, principalmente debido a que gobiernos pretenden disminuir su dependencia de los combustibles fósiles y así lograr mayor seguridad energética. Además, se mencionan diversas ventajas de los biocombustibles con respecto a otras energías, como la menor contaminación ambiental, la sustentabilidad de los mismos y las oportunidades para sectores rurales. Los biocombustibles pueden reemplazar parcialmente a los combustibles fósiles. En comparación con otras energías alternativas, como la proporcionada por el hidrógeno, el reemplazo de los combustibles fósiles por biocombustibles en el sector de transporte carretero puede ser realizado con menores costos, debido a que no requieren grandes cambios en la tecnología actualmente utilizada, ni tampoco en el sistema de distribución. Utilizar otro tipo de energía, como la obtenida a través del hidrógeno, que se basa en una tecnología totalmente distinta, requeriría grandes cambios en el stock de capital. Esto no implica que se deban descartar nuevas fuentes de energía, sino que los biocombustibles serán los que tendrán más crecimiento en el corto plazo. Tanto los combustibles fósiles como los biocombustibles, tienen origen biológico. Toda sustancia susceptible de ser oxidada puede otorgar energía. Si esta sustancia procede de plantas, al ser quemada devuelve a la atmósfera dióxido de carbono que la planta tomó del aire anteriormente. Las plantas, mediante la fotosíntesis, fijan energía solar y dióxido de carbono en moléculas orgánicas. El petróleo es energía proveniente de fotosíntesis realizada hace millones de años concentrada. Al provenir de plantas de hace millones de años, su cantidad es limitada. En el caso de los biocombustibles, la sustancia a ser quemada proviene de fotosíntesis reciente,

 

¿Cómo se obtienen los biocombustibles?

Los biocombustibles son productos obtenidos a partir del girasol, caña de azúcar o remolacha. El proceso comprende la transesterificación del aceite o grasa con alcoholes ligeros, utilizando un catalizador adecuado, para generar esteres de ácidos grasos (biodiesel).

El alcohol que generalmente se utiliza como combustible es metanol, aunque se pueden utilizar otros alcoholes ligeros, como etanol, propanol o butanol. Como producto se obtiene glicerina, que se puede utilizar en otros procesos de interés industrial, suponiendo un factor positivo desde el punto de vista económico.

Las fuentes de bioenergía pueden ser biomasa tradicional quemada directamente, tecnologías como base en biomasa para generar electricidad y biocombustibles líquidos para el sector de transporte.

¿Cuáles son los biocombustibles más comunes?

Los biocombustibles que más se utilizan son el etano y el biodiesel. El etanol puedes ser utilizado en motores que utilizan nafta, mientras que el biodiesel puede ser utilizado en motores que utilizan gasoil.

El etanos es un biocombustible a base de alcohol, el cual se obtiene directamente del azúcar ciertos cultivos permiten la extracción directa del azúcar, como la caña azucarera (Brasil), la remolacha (Chile) o el maíz (Estados Unidos).

Prácticamente cualquier residuo vegetal puede ser transformado en azúcar, lo que implica que otros cultivos también puedan ser utilizados para obtener alcohol. Aunque con la tecnología disponible actualmente, este último proceso es muy costoso, se pronostica que ocurran avances en este sentido (las llamadas tecnologías de segunda generación).

En el caso de los motores diésel, se pueden utilizar biocombustibles obtenidos a partir de aceites o grasas. Ciertas plantas como la soja o el girasol, son las que mas eficientemente producen aceites que pueden ser utilizados como biocombustibles directamente o pueden procesar para obtener un biocombustible más refinado.

La utilización directa de aceites vegetales es posible, pero requiere de modificaciones en el motor. El sistema más habitual es la transformación de los aceites mediante un proceso químico que permite la utilización del biocombustible en un motor diesel sin modificar.

El biodiesel es un biocombustible que se fabrica a partir de cualquier grasa animal o aceite vegetales que pueden ser ya usados o sin usar. Se suele utilizar girasol, canola, soja o jatropha, los cuales, en algunos casos, son cultivados exclusivamente para  producirlos. Se puede usar puro o mezclado con gasoil en cualquier proporción en motores diésel.

El principal productor de biodiesel en el mundo es Alemania, que concentra el 63% de la producción. Le sigue Francia con el 17%, Estados Unidos con el 10%, Italia con el 7% y Austria con el 3%.

El sistema más habitual es la transformación de estos aceites a través de un proceso de transesterificación. De este modo, a partir de alcohol metílico, hidróxido sódico (soda caustica) y aceite vegetal se obtiene un éste que se puede utilizar directamente en un motor diesel sin modificar, obteniéndose glicerina como subproducto. La glicerina puede utilizarse en otras aplicaciones.

En la granja la Estrella, en Guanajuato, México, se genera energía con vacas. Esta granja genera electricidad gracias a biodigestores con el excremento de las vacas, que genera gas metano.

El proceso es relativamente simple: el excremento se lleva a un estanque donde se mezcla con agua, de ahí va por una tubería al biodigestor, que almacena el gas metano producido por las bacterias. Luego el gas transportado a dos motores de combustión interna que producen, con el gas metano, electricidad. Así la energía que se genera gracias a los biodigestores alimenta a las maquinas de ordeñar, los refrigeradores y alcanza para alumbrar 8.5 hectáreas de la Estrella, si como para llevar electricidad a las oficinas administrativas.

Igualmente Guanajuato no se queda sólo ahí, puesto que forma parte de todo un proyecto de ahorro de energía. El proyecto contempla la construcción de viviendas con energía renovables, la creación de un parque eólico y el uso de energía solar en las explotaciones precarías, así como construir un Centro de Innovación y Desarrollo Tecnológico de Energía Renovable.

 

¿Cuáles son los contras de los biocombustibles?

Para la producción, almacenamiento y transporte de biocombustibles se requieren grandes cantidades de insumos además de la tierra y el agua, cuya producción y transporte también demandan cantidades de energía. Se necesita energía para sembrar, producir fertilizantes o pesticidas, cosechar, trasportar y procesar los granos o plantas hasta su forma final de biocombustible. Si se da el caso de que la energía utilizada para la producción (incluyendo todas las estepas) sea mayor a la generada por el biocombustible, el saldo energético será negativo.

La producción de biocombustibles demanda gran cantidad de combustibles fósiles (además de tierra y otros insumos). El aumento en la producción de biocombustibles genera elevadas demandas sobre la base de los recursos naturales, con posibles consecuencias negativas tanto ambientales como sociales. Dado que los biocombustibles se producen con base en alimentos o bien compiten por la tierra que pueden ser los mercados de alimentos son directos.

Efectos del aumento de la demanda de biocombustibles

  • Un aumento en el precio de otros cultivos
  • Un aumento en el precio de los cultivos energéticos
  • Un aumento en el precio de los productos que compiten por insumos con los combustibles energéticos (por ejemplo carne)
  • Una reducción en el precio de los subproductos de la producción de biocombustibles (por ejemplo glicerina)

Al mismo tiempo, la producción de biocombustibles puede demandar grandes cantidades de agua en algunos casos, lo que puede disminuir la disponibilidad del liquido para uso domestico, amenazando la salud y la seguridad alimentaria de las personas.

Por otra parte, se deben analizar los potenciales beneficios para las poblaciones que actualmente tienen dificultades para su provisión de alimentos o energía, beneficios directos en el caso de que sectores carenciados produzcan ellos mismos los biocombustibles. En este caso, se deben tener en cuenta tanto las posibilidades técnicas (necesidades tecnológicas) como las económicas (consideraciones de escala, requerimientos de capital, etc.) de que estos sectores se involucren en la producción de biocombustibles.

Como antecedente, se puede mencionar lo sucedido en México a finales de 2006 y principios de 2007. La dieta mexicana utiliza el maíz como un ingrediente principal.  Si bien México era autosuficiente en la producción de maíz a comienzos de la década del 80, debido a la aplicación de tratados de libre comercio, políticas desfavorables a el sector del agromexicano y a subsidios a productores estadounidenses, México paso de ser autosuficiente a ser importador de gran parte de su consumo de maíz. El índice del precio del maíz a nivel mundial aumento un 31% entre julio de 2006 y junio de 2007. Entre las causas de este aumento se encuentra la caída de la cosecha estadounidense debido a la sequia, pero también en la mayor demanda de maíz para la producción de etanol.

El principal exportador de maíz es Estados Unidos, que redujo enormemente sus saldos exportables debido a la mayor demanda interna de maíz para la producción de etanol. La demanda para producir etanol en Estados Unidos a pasado de 25 millones de toneladas para el 2003, acerca de 54 millones de toneladas para el 2007 (20% de la producción interna). El aumento del precio del maíz llevo a productores ganaderos a buscar forrajes alternativos, lo que impulso también el precio de otros granos.

Como consecuencia del aumento de los precios internacionales del maíz el precio interno de productos alimenticios derivados de este grano se elevo fuertemente, teniendo consecuencias negativas especialmente en los mexicanos de bajos recursos que lo utilizan en mayor proporción.

Debido a las interrelaciones entre los sectores agropecuarios, energéticos y de alimentos y a que tanto los alimentos como los biocombustibles son bienes transables, las políticas económicas pueden tener consecuencias difíciles de predecir o no previstas y es necesaria cierta coordinación internacional para evitar que la mayor demanda de biocombustibles por parte de economías ricas tengan consecuencias negativas en sectores de bajos recursos de países pobres o que aumenten excesivamente la demanda de recursos naturales, teniendo consecuencias indirectas como la menor disponibilidad de agua, la tala de bosques naturales o el aumento de precios del ganado o de cultivos no energéticos.

Objetivo

El objetivo de esta investigación se basa en averiguar una forma en que la economía mejore y no afecte al medio ambiente de tal forma que nos beneficie en sí mismo.

Justificación

Las estadísticas nacionales e internacionales sobre cuestiones energéticas rara vez incluyen el mismo nivel de información detallada sobre el consumo de biocombustibles y combustibles  que el que entregan otras fuentes convencionales de energía y de productos forestales. Además, la información existente sobre los combustibles  en la mayor parte de los bancos de datos forestales nacionales e internacionales es muy limitada y de carácter global para poder analizar qué cantidad de ese tipo de

combustible y dónde y por quién se utiliza. Por otra parte, la escasa información disponible se recoge, compila y presenta utilizando una terminología distinta sin definiciones precisas, y las unidades y factores de conversión utilizados para calcular las cifras hacen que la comparación, agregación e intercambio de los datos sea una labor difícil y tediosa.

Hipótesis

Si logro difundir  los beneficios  que aporta  el uso del  biocombustible  entonces demostrare que está hecho y en donde lo pueden ocupar para favorecer  la economía y la limpieza del medio ambiente

Método (materiales y procedimiento)

 

 

Solo realicé una investigación con la finalidad de difundir la información a la comunidad.

 

Galería Método


Resultados

Galería Resultados


Discusión

Conclusiones

Los biocombustibles son amables con  el medio ambiente ya que  son hechos  naturalmente aunque cuyos productos también sean por parte químicos pero que sería de un 2 % por que  el material quemas se usa son los factores primarios.

 

En el contexto actual, en el cual, todos estamos tomando conciencia acerca de la ecología y la conservación de la naturaleza y de nuestro planeta. Los biocombustibles son una gran alternativa, ante la contaminación y el elevado precio del petróleo.

 

Gracias a estos combustibles, los países pueden dejar de depender

 

del petróleo, y cada nación podría producirlos. Evitándose la necesidad de importarlos.

 

La posibilidad de generar nuevos puestos de trabajo; explotar nuevas áreas de la economía favoreciendo las condiciones propias de nuestro país, compitiendo en los mercados mundiales y; además, teniendo un impacto favorable sobre el medio y el hombre.

 

Se reúnen en esta nueva fuente de energía, que promete disminuir en parte la “nube oscura” que se cierne sobre nosotros desde los comienzos de la revolución industrial, y asegura una mejora en la calidad de vida.



Los Biocombustibles

Summary

A biofuel is a mixture of organic substances used as fuel in internal combustion engines

Research Question

What are the advantages and disadvantages of using biofuels ?

Problem approach

THE MAIN ADVENTAGES:

  • Biodiesel has higher lubricity than fossil diesel , so it extens the useful life of the engines
  • It is safer to transport and store , since it has 100° greater than fossil diesel flash point

 

THE MAIN  DISADVANTAGE ARE FLOWING:

  • Raw material costs are high and relate to the international price of oil
  • The costs represent 70%  of the total costs of biodiesel , so this is currently relatively expensive product by its  high solvent power

Background

Objective

The objective of this research is based on finding out a way to use biofuels to improve the economy and the environment in a way that benefits us all .

Justification

I chose this topic because I want to know a way to preserve our resource (oil) and do not harm the environment.

Hypothesis

If I can disseminate the benefits of biofuels use , then I will show what it is made and how to use it, to favor economic and environmental cleanup.

 

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Biofuels are environmental friendly , although they have two porcent of chemicals, most of its components are natural .