BIODIESEL

El biodiésel es un biocombustible líquido que se obtiene a partir de lípidos naturales como aceites vegetales o grasas animales, con o sin uso previo, mediante procesos industriales de esterificación y transesterificación, y que se aplica en la preparación de sustitutos totales o parciales del petrodiésel o gasóleo obtenido del petróleo.

LO AMBIENTAL, LO ECONÓMICO Y LO SOCIAL

Biodiesel: ¿una oportunidad agrícola o algo más?

La sustitución parcial del diesel por un combustible producto de la transformación de semillas oleaginosas es una alternativa que analizan e implementan varios países. En el Uruguay existen condiciones favorables para seguir esa corriente. Si bien será necesario analizar más detalladamente el tema en todos sus aspectos, es el impacto ambiental el que puede resultar decisivo a la hora de definir.

Desde hace más de una década se habla del biodiesel en el Uruguay, y de las oportunidades y los desafíos que este combustible alternativo al petróleo puede ofrecer. Este potencial no se relaciona solamente con la mejora ambiental, sino que abarca también dimensiones económicas y sociales.

Aunque el tema ha sido desempolvado en diversas oportunidades, continuaba guardado en la gaveta, sin integrar las agendas de los políticos, de las instituciones, de las empresas, de la prensa y de la mayoría de los uruguayos. Esa situación parece haber cambiado. Una muestra de ello es el Proyecto de Ley discutido en el Parlamento (Proyecto de Ley presentado por el senador Jorge Larrañaga. Ver acta de la sesión de la Cámara de Senadores del 7 de mayo de 2002).

La búsqueda de fuentes energéticas alternativas al petróleo no es un fenómeno reciente en el mundo. Basada en problemáticas económicas, en la crisis petrolera del '70 se le incorporó la temática ambiental. Los tratados internacionales, en particular los que refieren al Cambio Climático, han reflejado presiones de diversos sectores para investigar e implementar energías alternativas a los combustibles fósiles. En el caso particular del biodiesel, su descubrimiento fue hecho hace un siglo y se utiliza desde hace años en Europa y América del Norte.

Los elevados precios del petróleo, la crisis en la agricultura, las bajas en los precios internacionales de los aceites, son algunos de los factores que han contribuido a darle un destaque adicional al biodiesel. Elementos sensibilizadores de la sociedad, como la crisis sanitaria del plomo en La Teja y su inicial vínculo con la nafta uruguaya, la existencia de inversionistas extranjeros interesados en producir este combustible en el país, contribuyeron en este proceso.



¿Qué mejora el biodiesel?

Menor contribución al calentamiento global de la atmósfera, el CO2 de la combustión del éster no contribuye a aumentar la concentración de CO2 en la atmósfera, ya que el CO2 liberado por los motores corresponde al que es retirado de la atmósfera en la fase de cultivos por el proceso de fotosíntesis.

El biodiesel se encuentra libre de compuestos azufrados, posibilitando el uso de catalizadores oxidativos que eliminan el material particulado de los gases de la combustión. Los materiales particulados son aspirados al respirar, depositándose en los alvéolos pulmonares, favoreciendo el desarrollo de tumores. Éste es un aspecto muy importante al difundirse los vehículos diesel para su uso en las ciudades. Las emisiones de dióxido de nitrógeno no se ven disminuidas al usar biodiesel.

El biodiesel y su uso

El biodiesel es un éster que puede hacerse a partir de distintos tipos de aceites: girasol, colza, soja, aceite de palma, grasas animales y hasta de aceites usados provenientes de la industria alimenticia.

Se usa puro o en mezclas con gasoil de petróleo. La forma más práctica de hacerlo es sustituyendo hasta 20% del gasoil con el éster (B20), no siendo necesarios la adaptación o el cambio de los motores.

3. Principios de funcionamiento del motor dieselLO AMBIENTAL, LO ECONÓMICO Y LO SOCIAL

Biodiesel: ¿una oportunidad agrícola o algo más?

La sustitución parcial del diesel por un combustible producto de la transformación de semillas oleaginosas es una alternativa que analizan e implementan varios países. En el Uruguay existen condiciones favorables para seguir esa corriente. Si bien será necesario analizar más detalladamente el tema en todos sus aspectos, es el impacto ambiental el que puede resultar decisivo a la hora de definir.

Desde hace más de una década se habla del biodiesel en el Uruguay, y de las oportunidades y los desafíos que este combustible alternativo al petróleo puede ofrecer. Este potencial no se relaciona solamente con la mejora ambiental, sino que abarca también dimensiones económicas y sociales.

Aunque el tema ha sido desempolvado en diversas oportunidades, continuaba guardado en la gaveta, sin integrar las agendas de los políticos, de las instituciones, de las empresas, de la prensa y de la mayoría de los uruguayos. Esa situación parece haber cambiado. Una muestra de ello es el Proyecto de Ley discutido en el Parlamento (Proyecto de Ley presentado por el senador Jorge Larrañaga. Ver acta de la sesión de la Cámara de Senadores del 7 de mayo de 2002).

La búsqueda de fuentes energéticas alternativas al petróleo no es un fenómeno reciente en el mundo. Basada en problemáticas económicas, en la crisis petrolera del '70 se le incorporó la temática ambiental. Los tratados internacionales, en particular los que refieren al Cambio Climático, han reflejado presiones de diversos sectores para investigar e implementar energías alternativas a los combustibles fósiles. En el caso particular del biodiesel, su descubrimiento fue hecho hace un siglo y se utiliza desde hace años en Europa y América del Norte.

Los elevados precios del petróleo, la crisis en la agricultura, las bajas en los precios internacionales de los aceites, son algunos de los factores que han contribuido a darle un destaque adicional al biodiesel. Elementos sensibilizadores de la sociedad, como la crisis sanitaria del plomo en La Teja y su inicial vínculo con la nafta uruguaya, la existencia de inversionistas extranjeros interesados en producir este combustible en el país, contribuyeron en este proceso.

Las dimensiones del desarrollo sustentable

En este escenario, el biodiesel se levanta como una opción agroindustrial para el Uruguay por su capacidad de estimular la producción agrícola, crear nuevas actividades industriales, generar nuevos puestos de trabajo e ingresos adicionales para el Estado.

Por otra parte, tímidamente, asoman otras ventajas. Tal es el caso de las oportunidades ambientales que resultan de sustituir parcialmente al gasoil -recurso no renovable- por un biocombustible obtenido a partir de materias primas renovables, con menor "efecto" contaminante que el gasoil tradicional. En general, en el país no estamos acostumbrados a incluir esta perspectiva en las evaluaciones que realiza la sociedad.

Las virtudes que derivan de suplir aunque sea en forma parcial al petróleo, importado en su totalidad, por otro combustible, producido en el país, significa divisas que pagamos a terceros versus divisas que elegimos dejar en el país, que generan empleos, actividad en el Uruguay y una cadena de efectos multiplicadores en la economía interna.

Existen señales de que hay voluntad política para trabajar en este tema, de que hay un mercado que demanda este producto, productores capaces de generar la materia prima e industriales interesados en procesarla.

Estas señales son buenas, pero aún quedan restricciones que pueden impedir que esta buena oportunidad potencial deje de ser sólo un negocio económico y se transforme en una "opción energética sostenible". Los intereses tradicionales asociados a la importación de petróleo y la eventual inercia de Ancap, pueden ser algunas de las restricciones.

El costo del biodiesel es la principal traba a la producción, según la Oficina de Programación y Política Agropecuaria del Ministerio de Ganadería, Agricultura y Pesca. Pero estos análisis no consideran el conjunto de efectos multiplicadores en la economía y el mejoramiento del balance de divisas. Y no incluyen el incremento en los beneficios sociales producidos por las externalidades ambientales positivas de este combustible, con relación al petróleo.

Por lo tanto, un análisis a fondo debería incluir todos los aspectos a la hora de evaluar el reemplazo del petróleo por el biodiesel. Además de lo mencionado, esta oportunidad puede ir más allá de una situación coyuntural: según los especialistas internacionales, el precio del petróleo aumentará en las próximas décadas, por ser una fuente de energía no renovable y por la escasez y/o encarecimiento de las fuentes fácilmente disponibles.

En condiciones en las que los precios de los aceites sean altos, se nos plantean las siguientes interrogantes: ¿qué destino será prioritario para los granos uruguayos: el mercado interno o el externo?, ¿cómo asegurar la continuidad de abastecimiento? Es esperable que nuevos problemas surjan sobre la marcha. Demandarán investigación para alcanzar las soluciones.

En síntesis, el futuro de un nuevo complejo agroindustrial está en manos del sector público, institutos de investigación, otras entidades y en manos del sector privado: agricultores e industriales.

¿Cuánto valen para la sociedad uruguaya los impactos ambientales negativos del gasoil?

Las emisiones de motores alimentados a gasoil de petróleo contienen CO2 y otras sustancias (monóxido de carbono, dióxido de azufre y nitrógeno, materiales particulados, etc), químicos muy perjudiciales para la salud humana, capaces de provocar irritaciones y estimular el desarrollo de tumores. El dióxido de azufre, al disolverse en el agua, genera ácido sulfúrico, uno de los componentes principales de la lluvia ácida.

¿Qué mejora el biodiesel?

Menor contribución al calentamiento global de la atmósfera, el CO2 de la combustión del éster no contribuye a aumentar la concentración de CO2 en la atmósfera, ya que el CO2 liberado por los motores corresponde al que es retirado de la atmósfera en la fase de cultivos por el proceso de fotosíntesis.

El biodiesel se encuentra libre de compuestos azufrados, posibilitando el uso de catalizadores oxidativos que eliminan el material particulado de los gases de la combustión. Los materiales particulados son aspirados al respirar, depositándose en los alvéolos pulmonares, favoreciendo el desarrollo de tumores. Éste es un aspecto muy importante al difundirse los vehículos diesel para su uso en las ciudades. Las emisiones de dióxido de nitrógeno no se ven disminuidas al usar biodiesel.

El biodiesel y su uso

El biodiesel es un éster que puede hacerse a partir de distintos tipos de aceites: girasol, colza, soja, aceite de palma, grasas animales y hasta de aceites usados provenientes de la industria alimenticia.

Se usa puro o en mezclas con gasoil de petróleo. La forma más práctica de hacerlo es sustituyendo hasta 20% del gasoil con el éster (B20), no siendo necesarios la adaptación o el cambio de los motores.

3. Principios de funcionamiento del motor diesel

Como es sabido, el primer concepto general que se obtiene al estudiar o simplemente buscar información acerca del biodiesel, es que éste es un símil del combustible Diesel y por lo tanto aplicable en los motores que trabajan con dicho carburante. Debido a este hecho, a continuación se intentará dar una breve descripción de los motores Diesel, a los efectos de tener una idea general de su funcionamiento y características.

Nótese que no se pretende dar una descripción exhaustiva, ni muy técnica; ya que ese no es nuestro objetivo.

Motor de combustión

En los ciclos de potencia de gas, el fluido de trabajo para todo el ciclo es un gas. Los motores de automóviles de encendido de chispa, los motores diesel y las turbinas de gas convencionales son ejemplos familiares de dispositivos que operan en ciclo de gas. En todas esas máquinas la energía se suministra al quemar un combustible dentro de las fronteras del sistema, son máquinas de combustión interna.

Debido a este proceso de combustión la composición del fluido de trabajo cambia de aire y combustible a productos de combustión durante el curso del ciclo. Sin embargo, si se considera que en el aire predomina el nitrógeno que es sometido a severas reacciones químicas en la cámara de combustión, el fluido de trabajo se asemeja mucho al aire todo el tiempo.

Aunque las máquinas de combustión interna operan en un ciclo mecánico (el émbolo regresa a su posición de inicio al final de c/ revolución), el fluido de trabajo no se somete a un ciclo termodinámico completo. Es lanzado fuera de la máquina en alguna punto del ciclo (como gases de escape) en lugar de regresarlo al estado inicial. Trabajar en un ciclo abierto es la característica de todas las máquinas de combustión interna.

Breve panorama de las máquinas reciprocantes

A pesar de su simplicidad, la máquina reciprocante (un dispositivo de cilindro-émbolo) es una de las raras invenciones que ha probado ser muy flexibles y tener una amplia variedad de aplicaciones. Es la central de fuerza de una vasta variedad de automóviles, camiones, pequeños aviones, barcos y generadores de potencia eléctrica, así como de muchos otros dispositivos.

Los componentes básicos de una máquina reciprocante se muestran en la figura 1. El émbolo se alterna en el cilindro entre dos posiciones fijas llamadas punto muerto superior (PMS: la posición del émbolo cuando forma el menor volumen en el cilindro) y punto muerto inferior (PMI: la posición del émbolo cuando forma el volumen más grande en el cilindro). La distancia entre el PMS y el PMI es la más larga que el émbolo puede recorrer en una dirección y recibe el nombre de carrera del motor. El diámetro del pistón se llama calibre. El aire o una mezcla de aire combustible se introduce al cilindro por la válvula de admisión, y los productos de combustión se expelen del cilindro por la válvula de escape.

figura 1. Nomenclatura para motores reciprocantes

El mínimo volumen formado en el cilindro cuando el pistón está en PMS se denomina volumen de espacio libre (figura 2). El volumen desplazado por el émbolo cuando se mueve entre el PMS y el PMI se llama volumen de desplazamiento. La relación entre el máximo volumen formado en el cilindro y el volumen mínimo (espacio libre) recibe el nombre de relación de compresión del motor.

figura 2.Volúmenes de desplazamiento y de espacio libre de un motor reciprocante

Las máquinas reciprocantes se clasifican como máquinas de encendido de chispa (ECH) o máquinas de encendido por compresión (EC), depende cómo se inicie el proceso de combustión en el cilindro. En las máquinas ECH, la combustión de la mezcla aire – combustible se inicia con una chispa en la bujía. En las máquinas EC la mezcla aire- combustible se autoenciende como resultado de comprimir la mezcla arriba de su temperatura de autoencendido. A continuación se explicará el funcionamiento de los motores Diesel que es el ciclo para las máquinas EC.

El ciclo Diesel

El ciclo diesel es el ciclo ideal para las máquinas reciprocantes EC (máquinas de encendido por compresión). El motor EC fue propuesto por primera vez por Rudolph Diesel en la década de 1890 y desde 1930 han tenido una aplicación cada vez más creciente al automovilismo, especialmente en los camiones. La organización de sus elementos es la misma que la de los motores de encendido de chispa, los cuales queman gasolina (conocidos como motores de gasolina); pero en los de combustión (ciclo Diesel, que quema gas-oil) hay diferencias sensibles de funcionamiento. La diferencia principal está en el método de inicio de la combustión. En los motores de encendido de chispa la mezcla de aire combustible comprime hasta una temperatura inferior a la temperatura de autoencendido del combustible, y el proceso de combustión se inicia al encender una bujía. En los motores EC (también conocidos como motores diesel, que queman gas-oil) el aire se comprime hasta una temperatura superior a la temperatura de autoencendido de combustible, y la combustión se inicia al contacto, cuando el combustible se inyecta dentro de este aire caliente. En consecuencia, la bujía y el carburador son sustituidos por un inyector de combustible en los motores diesel (fig 3).

figura 3. En los motores diesel, la bujía se reemplaza por un inyector de combustible, y sólo de comprime el aire durante el proceso de compresión.

En los motores de gasolina, una mezcla de aire-combustible se comprime durante el tiempo de compresión, y las relaciones de compresión están limitadas por el comienzo del auto-encendido o el golpeteo del motor. En los motores diesel, sólo el aire se comprime durante el tiempo de compresión, con lo cual se elimina la posibilidad de autoencendido. Por tanto, los motores diesel son diseñados para operar a relaciones de compresión mucho más altas, por lo común entre 12 y 24. Evitar el problema del autoencendido tiene otro beneficio: muchos de los exigentes requerimientos impuestos a la gasolina se eliminan en este caso, y los combustibles menos refinados (y en consecuencia menos costosos) pueden utilizarse en los motores diesel.

El combustible empleado, generalmente, es de gas-oil, producto más denso que la gasolina y que tiene algo más de poder calorífico para el mismo volumen. El gas-oil es un derivado del petróleo bruto; era uno de los sobrantes de la destilación para obtener gasolina. Como esta tiene una venta fabulosa, el gas-oil quedaba sin apenas aplicación y las compañías petrolíferas lo vendían a muy bajo precio. Por otra parte los impuestos que en todos los países gravan la gasolina (varias veces el coste de este combustible) no pesaban sobre el gas-oil tan fuertemente. Por ambas razones se ha visto estimulado el desarrollo de los Diesel, en donde hoy es ya de plena aplicación práctica. El aumento de la demanda ha llevado a que se elevara el precio de origen, y por el gran consumo aumentaran los impuestos.

Aunque el gas-oil llegue a aumentar tanto como la gasolina, los motores Diesel seguirán siendo más económicos porque su rendimiento es superior a los de explosión (encendido de chispa). Resulta que los motores de gasolina consumen de 300 a 350 gramos de combustible por caballo-hora, mientras que los Diesel gastan de 200 a 230 gramos de gas-oil por caballo–hora.

Ha sido creencia vulgar durante mucho tiempo que el gas-oil era un combustible de clase inferior, más barata que la gasolina, siendo la realidad presente mas bien la contraria. Un moderno motor Diesel es más sensible a la mala calidad del gas-oil, que uno de explosión lo es a la gasolina empleada.

4. Los combustibles y su impacto ambiental

Como sabemos el biodiesel es un combustible sobre la base de oleaginosas y por ello tiene como ventaja sobre los combustibles derivados del petróleo, que no genera gases contaminantes.

Por esta razón explicaremos que consecuencias trae aparejado el uso de los combustibles derivados del petróleo.

Como es sabido, el primer concepto general que se obtiene al estudiar o simplemente buscar información acerca del biodiesel, es que éste es un símil del combustible Diesel y por lo tanto aplicable en los motores que trabajan con dicho carburante. Debido a este hecho, a continuación se intentará dar una breve descripción de los motores Diesel, a los efectos de tener una idea general de su funcionamiento y características.

Nótese que no se pretende dar una descripción exhaustiva, ni muy técnica; ya que ese no es nuestro objetivo.

Motor de combustión

En los ciclos de potencia de gas, el fluido de trabajo para todo el ciclo es un gas. Los motores de automóviles de encendido de chispa, los motores diesel y las turbinas de gas convencionales son ejemplos familiares de dispositivos que operan en ciclo de gas. En todas esas máquinas la energía se suministra al quemar un combustible dentro de las fronteras del sistema, son máquinas de combustión interna.

Debido a este proceso de combustión la composición del fluido de trabajo cambia de aire y combustible a productos de combustión durante el curso del ciclo. Sin embargo, si se considera que en el aire predomina el nitrógeno que es sometido a severas reacciones químicas en la cámara de combustión, el fluido de trabajo se asemeja mucho al aire todo el tiempo.

Aunque las máquinas de combustión interna operan en un ciclo mecánico (el émbolo regresa a su posición de inicio al final de c/ revolución), el fluido de trabajo no se somete a un ciclo termodinámico completo. Es lanzado fuera de la máquina en alguna punto del ciclo (como gases de escape) en lugar de regresarlo al estado inicial. Trabajar en un ciclo abierto es la característica de todas las máquinas de combustión interna.

Breve panorama de las máquinas reciprocantes

A pesar de su simplicidad, la máquina reciprocante (un dispositivo de cilindro-émbolo) es una de las raras invenciones que ha probado ser muy flexibles y tener una amplia variedad de aplicaciones. Es la central de fuerza de una vasta variedad de automóviles, camiones, pequeños aviones, barcos y generadores de potencia eléctrica, así como de muchos otros dispositivos.

Los componentes básicos de una máquina reciprocante se muestran en la figura 1. El émbolo se alterna en el cilindro entre dos posiciones fijas llamadas punto muerto superior (PMS: la posición del émbolo cuando forma el menor volumen en el cilindro) y punto muerto inferior (PMI: la posición del émbolo cuando forma el volumen más grande en el cilindro). La distancia entre el PMS y el PMI es la más larga que el émbolo puede recorrer en una dirección y recibe el nombre de carrera del motor. El diámetro del pistón se llama calibre. El aire o una mezcla de aire combustible se introduce al cilindro por la válvula de admisión, y los productos de combustión se expelen del cilindro por la válvula de escape.



El mínimo volumen formado en el cilindro cuando el pistón está en PMS se denomina volumen de espacio libre (figura 2). El volumen desplazado por el émbolo cuando se mueve entre el PMS y el PMI se llama volumen de desplazamiento. La relación entre el máximo volumen formado en el cilindro y el volumen mínimo (espacio libre) recibe el nombre de relación de compresión del motor.


Las máquinas reciprocantes se clasifican como máquinas de encendido de chispa (ECH) o máquinas de encendido por compresión (EC), depende cómo se inicie el proceso de combustión en el cilindro. En las máquinas ECH, la combustión de la mezcla aire – combustible se inicia con una chispa en la bujía. En las máquinas EC la mezcla aire- combustible se autoenciende como resultado de comprimir la mezcla arriba de su temperatura de autoencendido. A continuación se explicará el funcionamiento de los motores Diesel que es el ciclo para las máquinas EC.

El ciclo Diesel

El ciclo diesel es el ciclo ideal para las máquinas reciprocantes EC (máquinas de encendido por compresión). El motor EC fue propuesto por primera vez por Rudolph Diesel en la década de 1890 y desde 1930 han tenido una aplicación cada vez más creciente al automovilismo, especialmente en los camiones. La organización de sus elementos es la misma que la de los motores de encendido de chispa, los cuales queman gasolina (conocidos como motores de gasolina); pero en los de combustión (ciclo Diesel, que quema gas-oil) hay diferencias sensibles de funcionamiento. La diferencia principal está en el método de inicio de la combustión. En los motores de encendido de chispa la mezcla de aire combustible comprime hasta una temperatura inferior a la temperatura de autoencendido del combustible, y el proceso de combustión se inicia al encender una bujía. En los motores EC (también conocidos como motores diesel, que queman gas-oil) el aire se comprime hasta una temperatura superior a la temperatura de autoencendido de combustible, y la combustión se inicia al contacto, cuando el combustible se inyecta dentro de este aire caliente. En consecuencia, la bujía y el carburador son sustituidos por un inyector de combustible en los motores diesel


En los motores de gasolina, una mezcla de aire-combustible se comprime durante el tiempo de compresión, y las relaciones de compresión están limitadas por el comienzo del auto-encendido o el golpeteo del motor. En los motores diesel, sólo el aire se comprime durante el tiempo de compresión, con lo cual se elimina la posibilidad de autoencendido. Por tanto, los motores diesel son diseñados para operar a relaciones de compresión mucho más altas, por lo común entre 12 y 24. Evitar el problema del autoencendido tiene otro beneficio: muchos de los exigentes requerimientos impuestos a la gasolina se eliminan en este caso, y los combustibles menos refinados (y en consecuencia menos costosos) pueden utilizarse en los motores diesel.

El combustible empleado, generalmente, es de gas-oil, producto más denso que la gasolina y que tiene algo más de poder calorífico para el mismo volumen. El gas-oil es un derivado del petróleo bruto; era uno de los sobrantes de la destilación para obtener gasolina. Como esta tiene una venta fabulosa, el gas-oil quedaba sin apenas aplicación y las compañías petrolíferas lo vendían a muy bajo precio. Por otra parte los impuestos que en todos los países gravan la gasolina (varias veces el coste de este combustible) no pesaban sobre el gas-oil tan fuertemente. Por ambas razones se ha visto estimulado el desarrollo de los Diesel, en donde hoy es ya de plena aplicación práctica. El aumento de la demanda ha llevado a que se elevara el precio de origen, y por el gran consumo aumentaran los impuestos.

Aunque el gas-oil llegue a aumentar tanto como la gasolina, los motores Diesel seguirán siendo más económicos porque su rendimiento es superior a los de explosión (encendido de chispa). Resulta que los motores de gasolina consumen de 300 a 350 gramos de combustible por caballo-hora, mientras que los Diesel gastan de 200 a 230 gramos de gas-oil por caballo–hora.

Ha sido creencia vulgar durante mucho tiempo que el gas-oil era un combustible de clase inferior, más barata que la gasolina, siendo la realidad presente mas bien la contraria. Un moderno motor Diesel es más sensible a la mala calidad del gas-oil, que uno de explosión lo es a la gasolina empleada.

4. Los combustibles y su impacto ambiental

Como sabemos el biodiesel es un combustible sobre la base de oleaginosas y por ello tiene como ventaja sobre los combustibles derivados del petróleo, que no genera gases contaminantes.

Por esta razón explicaremos que consecuencias trae aparejado el uso de los combustibles derivados del petróleo.