BIOCOMBUSTIBLES Mara Jos Arenas Muetn , Alexandra Ruiz Cruz, Julin David Aguirre Garzn UNIVERSIDAD DEL QUINDO FACULTAD DE CIENCIAS BSICAS Y TECNOLOGAS PROGRAMA DE QUMICA MEDIO AMBIENTE 16 de abril de 2015El combustible actual se est acabando, el oro negro en un futuro dejar de existir y es all donde llegara la crisis elctrica, econmica y social a nivel mundial Cmo evitar que se extinga el oro negro? Cmo sobreviviremos? Existe otra fuente alternativa que reemplace al petrleo? Una de las respuestas a estas incertidumbres son los biocombustibles.Elpetrleo, tambin conocido como petrleo crudo o simplemente crudo, es una mezcla homognea de compuestos orgnicos (principalmente hidrocarburos insolubles en agua), generada en el interior de la Tierra a causa de la transformacin de la materia orgnica acumulada en sedimentos del pasado geolgico. Se trata por tanto deun recurso natural no renovable que supone la principal fuente de energa en los pases desarrollados. El petrleo crudo no tiene uso; es por eso que se somete a un proceso de conversin de energa primaria a secundaria denominado refinacin. Se conoce como refinacin al conjunto de procesos que se aplican al petrleo crudo con la finalidad de separar sus componentes tiles y, adems adecuar sus caractersticas a las necesidades de la sociedad, en cuanto a productos terminados. La funcin de una refinera es transformar el petrleo en productos derivados que satisfagan las necesidades de la sociedad. Una refinera es un centro de trabajo donde el petrleo crudo se transforma en sus derivados. Esta transformacin se logra mediante los procesos de: destilacin atmosfrica, destilacin al vaco, hidrodesulfuracin, desintegracin trmica, desintegracin cataltica, alquilacin y reformacin cataltica entre otros. La industria de refinacin de petrleo encierra una serie de procesos fsicos y qumicos a los que se somete el petrleo crudo para obtener de l por destilacin y transformacin qumica, los diversos hidrocarburos o las familias de hidrocarburos.Los productos petrolferos se obtienen a partir de una serie de procesos. La destilacin primaria es la fase inicial en la refinacin del petrleo crudo. Las fracciones obtenidas se dirigen a procesos adicionales como los de hidrodesulfuracin, reformacin de naftas, desintegracin cataltica y trmica y reduccin de viscosidad que dan origen a los productos petrolferos que se comercializan en el mercado: gasolina automotriz, diesel, combustleo, turbosina, coque de petrleo y asfalto (1)

Ilustracin 1 Mapa de procesos de refinacin del crudo. Fuente: Visita tcnica refinera Conchan .Ing Tonoco Rondan. Facultad de ingeniera industrial de la URP.14 de Junio 2011.Las 10 naciones con mayor consumo de petrleo representan ms del 58% del consumo mundial. Estados Unidos sigue siendo el mayor consumidor de crudo del planeta, seguido de China, Japn y la India (2)Los Estados Unidos, es el mayor pas del mundo en trminos de consumo de petrleo, alcanz los 18,5 millones de barriles por da (mbd) en 2012, lo que represent casi el 20% del consumo total de petrleo del mundo por da. Sin embargo, debemos recordar que el nivel ms alto de consumo de crudo en la historia de Estados Unidos fue de 20,8 mbd en 2005 que, desde entonces, ha ido disminuyendo de forma progresiva, consumiendo durante el 2012 un 2,3% menos de petrleo en comparacin con el ao anterior.(2)Esta disminucin en el consumo de petrleo en los ltimos aos se atribuye al aumento de la produccin y consumo de gas natural, as como el uso de vehculos ms eficientes en combustible.

Ilustracin 2.Produccin de petrleo por Departamento 2013 en Colombia. Fuente: Jorge Pinto Nolla. Proyecto OLADE/Gobierno de Canad sobre Energa Sostenible para Amrica Latina y el Caribe 2012-2017.Octubre 2013Anteriormente, las necesidades energticas en el mundo se suplan en su mayor del petrleo; Sin embargo en la actualidad las grandes potencias se concientizan que las reservas de petrleo solo alcanzaran unas dcadas ms, por lo que en la actualidad potencias como Estados Unidos se preocupan por diversificar su matriz energtica. Estados Unidos est adoptando medidas e incentivos fiscales que favorecen aquellas estaciones de servicio cuya venta de biocombustibles supere una cuota determinada.Prcticamente totalidad de los automviles actuales estn preparados para poder usar e5 (5% etanol 95% gasolina) con total fiabilidad (de hecho todas las gasolinas ya llevan una pequea porcin de etanol), y la gran mayora pueden funcionar con e10 (10% etanol.90% gasolina) manteniendo todas sus prestaciones. Para poder usar mezclas en mayor proporcin hasta un 85 %, es necesaria una modificacin en la configuracin de los coches actuales (en aquellos que sea posible), o adquirir alguno de los coches disponibles en el mercado (FFV,Vehculo de combustible flexible), que admiten combinaciones variables desde nicamente gasolina, hasta mezclas con un 85 % de etanol 15% gasolina (e85) irregular y arbitrariamente.(3)Cada vez son ms fabricantes de automviles los que se apuntan a esta nueva tecnologa de los FFVs que prometen ser el futuro a corto y medio plazo de la industria automovilstica. Slo en EEUU ya existen ms de 6 millones de este tipo de vehculos en las carreteras. En Brasil hay ms de 1,3 millones de FFVs(Vehculos de combustible flexible) circulando. En Europa existe el caso de Suecia donde la oferta de e85 aumenta con ms de 400 estaciones de servicio y ms de 24.000 FFVs. (3)Casi la totalidad de los coches que usan diesel, pueden usar biodiesel con una proporcin de aceites vegetales de hasta un 5 %. Los fabricantes no recomiendan el empleo de porcentajes mayores salvo especificado de otro modo. Existen ciertas marcas que bajo demanda adaptan sus motores a los nuevos biocombustibles.Al igual que con el bioetanol, cada vez son ms fabricantes de automviles los que ven el futuro en los biocombustibles, e incorporan en su gama vehculos especialmente diseados para emplear biodiesel.El bioetanol es un alcohol obtenido destilando los hidratos de carbono (glcidos, azcares y almidones) provenientes de la materia orgnica, principalmente de cereales (maz, trigo, cebada, centeno) y cultivos con alta composicin de azcares (remolacha dulce, caa de azcar). El bioetanol se emplea en mezclas de distinta concentracin para obtener biocombustibles que menos contaminantes, siendo las ms comunes el e5, e10 y e85 (gasolina con un 5 % de etanol, 10 % y 85 % respectivamente).(3)Actualmente en Colombia se observan una reduccin del consumo de gasolina y aumento del consumo de Disel.

Ilustracin 3 .Matriz Energtica de Colombia 2000 vs 2013. Fuente: Jorge Pinto Nolla. Proyecto OLADE/Gobierno de Canad sobre Energa Sostenible para Amrica Latina y el Caribe 2012-2017.Octubre 2013

Con el biodiesel, se procede de manera similar, pero en este caso se substituye parte del diesel por aceites vegetales provenientes de cultivos oleaginosos (principalmente palma, soja y sorgo); por lo que en Colombia podra realizarse un cambio con alto impacto en la reduccin de la contaminacin reemplazando el disel actual por biodisel.Teniendo en cuenta que,el petrleo desde su extraccin misma es altamente contaminante y contribuye ostensiblemente al alarmante cambio climtico, es necesario mejorar la calidad de sus derivados. A medida que se ha ido adquiriendo conciencia del enorme dao infligido al medio ambiente ha cobrado fuerza la corriente de quienes demandan gravar su uso con tasas impositivas que desestimulen el consumo de los mismos. De all la importancia de los biocombustibles, que no son otra cosa distinta a las mezclas del etanol con la gasolina y del aceite con el Acpm. Ambos, adems de capturar CO2 en la etapa de los cultivos para producir la materia prima, reducen las emisiones producto de la combustin de los motores. El contraste no puede ser mayor: mientras por cada barril de crudo que se extrae se emiten entre 69 y 174 kilogramos de CO2 y por cada kilogramo de petrleo quemado se emiten 7.1 kilogramos de CO2; cada hectrea de caa de azcar captura 60 toneladas/ao de CO2 y libera 40 kilogramos de Oxgeno, al tiempo que al quemar el etanol se reducen las emisiones de GEI entre un 60% y un 80% con respecto a la gasolina motor.(4)Colombia empez a utilizar las mezclas de etanol con la gasolina (biogasolina) y el aceite con el Acpm (biodiesel) el 1 de noviembre de 1995 y el 1 de enero de 2008, respectivamente. Todas las dudas que se sembraron sobre su uso se han ido disipando en la prctica, al punto que segn las pruebas que se realizaron recientemente, validadas por la universidad Tecnolgica de Pereira en el caso del etanol y por la Universidad de Antioquia en el del biodiesel, se ha podido establecer que se pueden aumentar los porcentajes de mezclas ms all del 10% (E-10 y B-10) que se emplea actualmente hasta alcanzar porcentajes del 12 - 15% (E-15) en el primero y 20% (B-20) en el segundo.(4)Los biocombustibles son combustibles hechos a partir de elementos existentes en la naturaleza como puede ser la remolacha, palma o caa. Este tipo de combustibles ofrecen mayor seguridad bioenergtica, llegan a rendir ms, emiten menos gases tipo invernadero, y se prev que en un futuro sern la mejor opcin, pues son ms baratos de producir y por ende, su adquisicin no representa un costo muy alto. Este tipo de tecnologa es til ya que se busca reemplazar al petrleo para disminuir la contaminacin ambiental. Actualmente existen camiones, autos, y aeronaves que se sirven de este tipo de combustibles. Estos combustibles pueden llegar a convertirse en parte de su vida cotidiana en un futuro, ya que aparte de beneficiar al medio ambiente ser ms barato mantener un auto que se mueva con un biocombustible, a uno que se mueve con gasolina convencional, debido a que la fabricacin de biocombustibles es ms econmica y menos complicada (5)El biodisel puro (B100) permite reducir entre un 57 % (biodisel a partir de aceites vegetales crudos) y un 88 % (biodisel a partir de aceites vegetales usados) las emisiones de gases de efecto invernadero (CO2eq) por cada kilmetro recorrido en comparacin con el gasleo fsil. Una mezcla de gasleo con un 10 % de biodisel (B10) permite una reduccin de emisiones de entre el 6 % y el 9 %, respectivamente.Una mezcla de gasolina con un 85 % de bioetanol (E85) permite reducir en un 70 % las emisiones de gases de efecto invernadero (CO2eq) por cada kilmetro recorrido en comparacin con la gasolina. Una mezcla de gasoliona con slo un 5 % de bioetanol permite ya una reduccin de emisiones del 3 %.Algunos combustibles ecolgicos son los siguientes:Bioetanol:Este tipo de combustible es producido a partir de la caa de azcar, la remolacha, el maz, y varios productos de desecho de las cosechas. Actualmente es el de mayor comercializacin y se usa mezclndolo con gasolina convencional. Si se modificaran algunos detalles en la fabricacin de automotores se podra utilizar mayor cantidad de este biocombustible.(5)Biodiesel:Este es fabricado a partir de aceite vegetal de desecho, es seguro, no txico, y tiene mucho menos emisiones txicas que el diesel a base de petrleo. Se considera incluso an mejor, ya que su grado de viscosidad ayuda a prolongar la vida de los motores y genera un mayor rendimiento. Si tiene acceso a ste tipo de combustibles y su auto usa diesel, su bolsillo sentir el alivio de usar biocombustibles.(5)Biogs:En muchos pases es utilizado para suplir al gas natural, se forma con desechos biolgicos, tales como el estircol, aunque tambin se utilizan los gases emitidos por los basureros. Funciona para desempear tareas dentro de la casa como cocinar, calentar el agua, etc.(5)Sin embargo, el PhD. Bjorn Lomborg, escritor del famoso libro el ecologista escptico, considera que el uso de los biocombustibles como una poltica verdaderamente irresponsable. Para sustentar su posicin aduce que una sexta parte de la oferta de maz del mundo se quema en autos estadounidenses. Es suficiente maz para alimentar a 350 millones de personas durante un ao entero (6). Pero, este no es el caso de Colombia, en donde la base para la produccin del etanol es la caa de azcar y no el maz, de forma comprobada mucho ms eficiente tanto desde el punto de vista energtico como econmico y ambiental. Tanto es as que los Estados Unidos ya estn migrando hacia los biocombustibles que consideran como avanzados, como es el proveniente de la caa de azcar o la remolacha alcoholera y hacia los biocombustibles de segunda y tercera generacin, producidos estos ltimos a partir de la celulosa y las microalgas, respectivamente. Con respecto al biodiesel, no es lo mismo producirlo a partir del aceite de palma que producirlo a partir de la soya, por ejemplo. En Colombia se est produciendo etanol utilizando como insumo la yuca amarga (no es comestible) por parte del Grupo empresarial Petro Texting en Puerto Lpez (Meta) y hay otro proyecto en marcha para producirlo empleando la remolacha alcoholera en Tuta (Boyac). Dicho de otra manera, una cosa es con violn y otra cosa es con guitarra; como lo dijo coloquialmente el ex presidente Lula da Silva, igual que ocurre con el colesterol hay biocombustibles buenos y biocombustibles malos.(4)A juicio del prejuiciado profesor en 2007 y 2008, el rpido aumento de la produccin de biocombustibles caus una crisis de alimentos que incit la inestabilidad poltica y foment la desnutricin (4). Esta afirmacin se hace como si se tratara de un axioma, que lo releva de la necesidad de probarla; es consabido que el inusitado aumento de los precios de los alimentos durante ese perodo y que se repite ahora tiene una multicausalidad. Como dijo en su momento el ex presidente Lula da Silva, los biocombustibles no son el villano que amenaza la seguridad alimentaria de los pases pobres (4). Fueron varios los factores que confluyeron en la escalada alcista de los precios de los alimentos en 2008, empezando porque los alimentos se convirtieron en materia prima, con todas sus consecuencias. Ello ha llevado a que se constituyan en refugio de los especuladores en momentos de crisis como la actual, igual que ocurre con el petrleo o el oro. No son los biocombustibles, entonces, los que estn atentando en contra de la seguridad alimentaria; por lo dems est, como lo hemos podido demostrar, depende ms del acceso a los alimentos que de la disponibilidad de los mismos (4). No es casual que mientras que Brasil sigue siendo el mayor exportador de etanol, es a la vez hoy por hoy el principal exportador de 7 de los 10 ms importantes productores y es de lejos uno de los principales sino el principal granero del mundo, lo cual para el profesor Lomborg sera ms que una paradoja.

Hoy en da y con el fin de prever estos impactos negativos en el precio de los alimentos, se regula el porcentaje de biocombustibles y el origen de las materias primas para su produccin; sin embargo hay soluciones ms radicales como los biocombustibles de tercera generacin.Los productores de biocombustibles de tercera generacin trabajan con vegetales no destinados a la alimentacin, con una gran capacidad de crecimiento rpido y potencial energtico. Para mejorar su rendimiento y caractersticas productivas utilizan diversas tecnologas, como laingeniera gentica.Los rboles bajos en lignina o el maz con celulosas integradas son algunos ejemplos de este tipo de cultivos, pero hay ms. Es el caso de la plantaEuphorbia lathyris, empleada en elproyecto de investigacinEULAFUEL, promovido por un consorcio internacional universidad-empresa en el que participan la Universidad de Barcelona, el Instituto de Biologa Molecular y Celular de Plantas del CSIC, el Instituto de Biologa Molecular de Plantas del CNRS, la Universidad de Estrasburgo (Francia), el Instituto Leibniz de Gentica, Cosechas y Plantas (Alemania) y las empresas espaolas Synergia y Repsol. La planta crece rpido en climas diversos con poca agua, y de ella se extraen triterpenoides, unos hidrocarburos que se aprovechan para hacer el combustible.(4)No obstante, diversos expertos sealan a lasmicroalgascomo los ms caractersticos y prometedores biocombustibles de tercera generacin. Con ellas se puede producir un aceite que tras ser refinado puede utilizarse como biodiesel, y si se las manipula de forma gentica se pueden elaborar todo tipo de combustibles. Segn el Departamento de Energa de EE.UU., su rendimiento es diez veces ms alto que losbiocombustibles de segunda generacin: con el 0,42% de la superficie terrestre de EE.UU. se podra generar suficiente biocombustible para satisfacer todas las necesidades de dicho pas, el primer consumidor de combustible del mundo. Precisamente esta institucin estadounidense es pionera en la investigacin de microalgas como biocarburante. En 1978 pona en marcha el"Programa de Especies Acuticas"para comenzar a evaluar su viabilidad.(4)Las microalgas se pueden producir de diversas formas:al aire libre, ms sencillas de cultivar pero con un menor rendimiento;en sistemas cerrados, similares a los cultivos al aire libre pero en atmsferas controladas con dixido de carbono (CO2); y enfotobioreactores, unos tubos cerrados transparentes donde van los cultivos que incrementan su productividad, aunque son ms caros y complejos.(4)

Ilustracin 4 .Extraccin de aceite de algas. Fuente: Originoil cree en las algas para producir biocombustibles. Energiverde.

Sin embargo, en un futuro, los insumos para este tipo de cultivo son bastante caros, podran bajar sus precios generando especies de algas ms resistentes y utilizando el CO2 de las fbricas directamente como alimento de estas.En Colombia, en la regin vallecaucana opera una red de plantas de destilacin de etanol como combustible ecolgico (tambin conocido como alcohol anhidro) conformada por Manuelita, Providencia, Incauca, Mayagez y Risaralda. Consolidndose como la regin lder a nivel nacional en la produccin de dicho combustible ecolgico; como valor agregado los ingenios azucareros, adems de fabricantes de etanol en el Valle del Cauca, se han convertido en el ltimo ao en importantes jugadores en el mercado de la cogeneracin elctrica a base de fuentes limpias.(6)En conclusin, los biocombustibles evolucionan constamente encontrando cada da mejor opciones para la obtencin de energas renovables, sin embargo el proceso de implementacin de estas tecnologas es lento y solo se lograr el mximo provecho de estos, con polticas que aseguren el bienestar alimentario, social y econmico en su produccin y estudios cientficos que garanticen la efectiva reduccin de la contaminacin.Ahora debemos preguntarnos En un futuro los biocombustibles sern esperanza o amenaza? Referencias(1) Refinacin. Secretaria de Energa .Junio 11 del 2013.Mxico distrito federal(2) Los 10 mayores pases consumidores de petrleo en el mundo. Eugenio Rodriguez. Qumica en sociedad. 21 de enero del 2014.(3) Preguntas frecuentes de los biocombustibles. Abengoa bioenerga.2012(4) Colombia: El reto de los combustibles. Amylkar D. Acosta (directivo de la Federacin Nacional de Biocombustibles).Mircoles 13 de abril, 2011.(5) Qu son los biocombustibles y cmo lo benefician? Finanzas prcticas.2000(6) El valle empezar a producir 1.250.000 litros diarios de biocombustible. El pas.com.co. Viernes 24 de marzo, 2011.

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