¿Qué es un biocombustible? Según la etimología de la palabra sería un
combustible de origen biológico. Así tal cual incluso el petróleo lo sería, pues
procede de restos fósiles de seres que vivieron hace millones de años. Pero se
tiende a definir como biocombustible a un combustible de origen biológico
obtenido de manera renovable a partir de restos orgánicos.
Esta fue la
primera fuente de energía que conoció la humanidad. La madera o incluso los
excrementos secos son biocombustibles. Si se administra bien la madera de los
bosques puede ser un recurso renovable (mal administrado es un desastre
ecológico). De este modo se propuso la “biomasa” como fuente de energía. Una de
estas biomasas sería virutas de madera producto de la limpieza de bosques o
incluso de su explotación racional.
En realidad toda sustancia susceptible de
ser oxidada produce energía. Si esta sustancia procede de plantas, entonces al
ser quemada (oxidada) devuelve a la atmósfera el dióxido de carbono que la
planta tomó del aire tiempo atrás. Por tanto, desde el punto de vista ecológico
es un sistema que respeta el medio ambiente, pues no hay un aumento neto de
gases de efecto invernadero.
La energía que consumimos en
ese acto de quemar procede en última instancia de la luz del sol. Las plantas,
gracias a la fotosíntesis fijan energía y dióxido de carbono en moléculas
orgánicas ricas en carbono e hidrógeno. Es pues una forma de energía solar
indirecta.
Lamentablemente la fotosíntesis dista mucho de ser muy eficiente y
sólo un 1% de la energía que la planta recibe es aprovechada. Hay que restar que
las rutas metabólicas de la planta nos son totalmente eficientes y además
durante su vida consume parte de la energía almacenada. Por tanto al final
nosotros podemos aprovechar menos de ese 1%.
Sabemos la energía que
consumimos ahora mismo y sabemos toda la energía del sol que recibimos. Es fácil
hacer el cálculo de cuántas hectáreas necesitaríamos para cubrir el gasto
energético actual de un país occidental y veremos que la superficie de cultivo
que necesitaríamos sería comparable al área del propio país.
No obstante, es
posible utilizar este tipo de combustible como complemento o para aprovechar
ciertos recursos que sería de todos modos desperdiciados. Aunque cubra un
pequeño porcentaje de la producción de energía total aportaría su contribución
de todos modos.
En este reportaje nos centraremos en los biocombustibles
líquidos susceptibles de ser utilizados en automoción. La utilización de virutas
o aserrín directamente como combustible en nuestros automóviles es más o menos
absurda. Necesitamos por tanto transformar de algún modo nuestra biomasa en
biocombustible líquido.
Casi cualquier sustancia orgánica líquida o
gasificable puede ser utilizada en un motor de explosión interna con la
apropiada mecánica. Utilizar otros combustibles alternativos en nuestros
actuales motores sería más sencillo que la utilización de hidrógeno que se basa
en una tecnología totalmente distinta.
Los motores que llevan nuestros autos
son de dos tipos: de ciclo de Otto y de ciclo Diesel. En el primero normalmente
quemamos generalmente gasolina y en el segundo gas-oil. Pero vamos a ver que
pueden ser capaces de quemar otro tipo de combustibles como alcohol en el
primero y ésteres grasos o incluso aceites vegetales en el segundo. Con los
precios del barril del petróleo por las nubes se está mirando con otros ojos
este tipo de biocombustibles, apareciendo muy atractivos a los ojos de gobiernos
e inversores.
La ley de 2005 sobre política energética de los EEUU propone la
producción de 30.000 millones de litros de etanol y biodiesel para 2012, que
representaría un 5,75% de las necesidades totales de combustible para el
transporte del país.
Para el primer caso del ciclo Otto siempre se puede utilizar alcohol etílico
procedente de la fermentación del azúcar. De hecho en un pequeño porcentaje
(15%) puede ser añadido directamente a la gasolina corriente sin necesidad de
modificar el motor. Si se desea utilizarlo a altas concentraciones (hasta el
85%) hay que introducir modificaciones en el motor, cambiando el sistema de
carburación o regulando el sistema de inyección. En algunos modelos japoneses de
motores un sensor detecta qué porcentaje de alcohol y gasolina hay en la mezcla
y ajusta en tiempo real la cantidad a inyectar. De este modo se puede utilizar
cualquier proporción alcohol-gasolina que se desee. Y si no encontramos un
surtidor de un tipo podemos utilizar el otro sin importar lo que pase en el
depósito.
Los primeros prototipos de motores tipo Otto funcionaban con
alcohol así que no es una idea realmente nueva. Naturalmente, la quema de
alcohol produce muchos menos contaminantes que la gasolina. De hecho, en los
EEUU se añade regularmente alcohol de maíz como aditivo a las gasolinas
corrientes para reducir la contaminación producida en su combustión.
El alcohol puede proceder del maíz como en los EEUU o de la caña de azúcar
como en Brasil. En este último país se ha venido utilizando el alcohol como
combustible de automoción desde hace ya muchos años aunque ha caído un poco en
desuso porque Brasil también cuenta con reservar de petróleo en su
subsuelo.
La caña de azúcar, la remolacha o el maíz no son la única fuente de
azúcar. Sería interesante obtener azúcar de la misma celulosa. Al fin y al cabo
la celulosa no es más que una larga cadena formada por “eslabones” de glucosa.
De este modo, casi todo residuo vegetal será susceptible de ser transformado en
azúcar y luego gracias a la fermentación por levaduras obtener el alcohol
destilando el producto obtenido. Se calcula que se producen miles de millones de
toneladas de estos productos cada año. Según el National Resources Defense
Council (NRDC) esta vía de obtención de combustible produciría un 30% de las
necesidades de combustible de automoción para 2050.
Transformar la celulosa en azúcar no es fácil, hace falta un sistema para romper la larga cadena de carbohidratos en sus eslabones de monómeros que la
constituyen. De hecho, la celulosa es la que da rigidez a las plantas, son como
“ladrillos” para ellas.
Para romper la cadena se pueden utilizar encimas
especiales, que se pueden obtener industrialmente, pero hasta ahora tenían un
precio muy alto.
El pasado Enero dos compañías californianas (Novozymes y
Genencore) anunciaron una drástica reducción en el precio de estas encimas
(celulasas), gracias al uso de técnicas de ingeniería genética. Así el precio de
las celulasas empleadas para producir un litro de alcohol sale sólo por 5
céntimos de dólar cuando en 2005 salía por 1,30 dólares.
Se espera reducir
aun más el coste del proceso si en lugar de utilizar dos pasos (ruptura de la
celulosa en un ambiente rico de oxígeno en presencia de la encima y posterior
fermentación con levaduras) se emplea un solo paso con microorganismos
genéticamente manipulados que puedan obtener directamente la energía de la celulosa y producir así etanol.
En la producción de etanol a través de celulosa se necesita tratar
previamente la materia vegetal, y ahora ya se han descubierto procesos que
rebajan a la mitad el costo usando amoniaco líquido.
El proceso de
destilación es energéticamente costoso y se investiga (George Huber de
University of Wisconsin–Madison) la producción directa de biodiesel basado en
derivados del azúcar a partir de celulosa. Este proceso utiliza un reactor
catalítico de cuatro fases que produce alcanos líquidos que, como los aceites, se separan
espontáneamente del agua por flotación. Se investiga además en cómo reducir la
complejidad del proceso de todo el proceso.
Restos vegetales de todo tipo
sería útiles para la obtención de celulosa: aserrín, paja, césped, virutas de
madera, papel, hojas de árbol, etc.
Fijémonos ahora en el sistema Diesel. Además del biodiesel mencionado arriba
hace ya algún tiempo se viene fabricando biodiesel a partir de aceites vegetales
para ser utilizados en este tipo motores.
Como aceite de partida se puede
utilizar cualquier tipo de aceite o grasa, ya sea usado o sin usar. Es típico
utilizar aceites de fritura usados en los McDonalds u otros tipos de
restaurantes de comida rápida. Como en esos sitios siguen un protocolo estricto
de uso sobre estas sustancias, el material resultante suele ser muy homogéneo y
por tanto más susceptible de ser transformado en biodiesel de una manera
sencilla.
Hace tiempo este tipo de “materia prima” se podía obtener
gratuitamente porque para estas empresas suponía un gasto deshacerse del
producto legalmente, pero ahora lo venden.
Naturalmente también se puede
utilizar aceite obtenido directamente de ciertas plantas como la soja, el
girasol, etc. Si no se destina a consumo alimentario los requerimientos son
menores y el producto sale más barato.
La utilización directa de un aceite
vegetal en un motor diesel es posible, aunque hay que introducir modificaciones
en el motor. Uno de los inconvenientes es que estos aceites se congelan a
temperaturas moderadamente bajas. Aun así hay algunas personas que los utilizan
de este modo.
Pero el sistema más habitual es la transformación de estos aceites a través
de un proceso de esterificación. De este modo, a partir de alcohol metílico,
hidróxido sódico y aceite vegetal se obtiene un éster que se puede utilizar
directamente en un motor diesel sin modificar, obteniéndose glicerina como
subproducto. La glicerina puede utilizarse para otras
aplicaciones.
Este tipo de transformación se empezó a realizar por
particulares mediante rudimentarios medios caseros, e incluso hay algún que otro diseño casero de producción más o menos continua de biodiesel.
Ahora ya hay empresas que se encargan de reciclar aceites usados para su
transformación en biodiesel. Luego lo venden como aditivo a las empresas
petroleras. Así que si usted conduce un diesel seguro que ya consume biodiesel
en su auto en una pequeña proporción.
Entre las ventajas de este combustible
es que produce menos contaminación ambiental que el diesel normal por la baja
emisión de compuestos de azufre.
Se ha llegado a proponer otro tipo de
combustibles biodiesel (este tipo de motores pueden quemar casi cualquier cosa
orgánica en forma de líquido), entre ellos uno
producido a partir de restos orgánicos incluidos gatos muertos encontrados
aplastados en la carretera (para gran preocupación de las protectoras de
animales) o estiércol. Se plantea incluso obtener biodiesel de las aguas
residuales.
Este tipo de combustibles se podrían utilizar en Europa debido al
gran parque automovilístico de motores Diesel.
No obstante hay voces en contra de la utilización de biocombustibles. Según
David Pimentel de Cornell University la producción de etanol, al menos en el
caso del producido a partir de maíz, aumentan el consume de petróleo consumiendo
un 29% más de energía de la que produce como combustible.
En los campos de
cultivo se utilizan fertilizantes que se obtienen directa o indirectamente de la
energía del petróleo y la maquinaria agrícola también consume petróleo. Según
este y otros investigadores las cuentas no salen.
Según otros si el proceso
de obtención se optimiza el etanol produce un 67% más de energía que la
consumida en su producción.
El uso de pesticidas, fertilizantes y otros tipos
de técnicas de cultivo agresivas, con los problemas de contaminación y
desertificación que conllevan pueden también dar al traste con estos
combustibles verdes.
Pero no podemos negar que este tipo de combustibles
tienen atractivo entre mucha gente alternativa.
