miniatura|La caña de azúcar (Saccharum officinarum) es utilizada en Brasil como principal insumo para producir bioetanol. Energías renovables center|80px|logotipo para las energías renovablesBiocarburante Biomasa Energía geotérmica Energía hidroeléctrica Energía solar Energía mareomotriz Energía eólica Un biocarburante o 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.
Para muchos autores,Sánchez, David (2007). www.mapa.es lo correcto para referirse a este tipo de combustibles es hablar de «agrocombustibles», el prefijo bio- se utiliza en toda la Unión Europea para referirse a los productos agrícolas en cuya producción no intervienen productos de síntesis. La palabra «biocombustible», por lo tanto, se presta a confusión y dota al término de unas connotaciones positivas de las que carece.
Para la obtención de los biocarburantes se pueden utilizar especies de uso agrícola como el maíz o la mandioca, ricas en carbohidratos, o plantas oleaginosas como la soya, girasol y palmeras. También se pueden emplear especies forestales como el eucalipto y los pinos.
Al utilizar estos materiales se reduce considerablemente el dióxido de carbono que es enviado a la atmósfera terrestre, ya que estos materiales lo van absorbiendo a medida que se van desarrollando, mientras que emiten una cantidad similar que los carburantes convencionales en el momento de la combustión. Por ello forma parte de lo que se conocen como alternativas a los combustibles fósiles.
En Europa, Argentina y Estados Unidos ha surgido diversa normativa que exige a los proveedores mezclar biocombustibles hasta un nivel determinado. Generalmente los biocombustibles se mezclan con otros combustibles en cantidades que varían del 5 al 10 %.
Los combustibles de origen biológico pueden sustituir parte del consumo en combustibles fósiles tradicionales, como el petróleo o el carbón.
Los biocarburantes más usados y desarrollados son el bioetanol y biodiésel. Para el 2024, más del 80% de estos dos productos son producido solamente por 5 países/regiones, siendo Estados Unidos el principal productor, representando el 38% de la producción mundial. Lo sigue Brasil con un 22%, la Unión Europea con 13%, Indonesia con 9% y China con 5%.
Otras alternativas, como el biopropanol o el biobutanol, que son menos populares, pero no pierde importancia la investigación en estas áreas debido al alto precio de los combustibles fósiles y su eventual agotamiento.
Taxonomía Los biocarburantes han sido clasificados según dos criterios de diferente origen, pero que pueden resultar complementarios.
Generacional En principio, se basaba en la compatibilidad entre alimentos y biocombustibles, apoyados en que ambos dependen de los mismos cultivos base: lípidos, sacáridos o amiláceos. Con este criterio se define: Primera generación: Los biocarburantes son obtenidos en tierras de cultivo aptas para la producción de alimentos: Cereales, oleaginosas, forraje, etc. Segunda generación: Biocarburantes que no compiten por tierra fértil: Lignocelulosa, algas, residuos, etc. Estas dos categorías serían suficientes para definir con claridad la respuesta a la que constituyó principal objeción al uso de estos recursos renovables. No obstante, en algunos autores,ESTUDIO BÁSICO SOBRE DEL SECTOR DE LOS BIOCARBURANTES. Agencia Andaluza de energía. Septiembre de 2011 así como en la promoción de productos o procesos, se encuentran órdenes más altos (tercera y cuarta generación) donde se tienen en cuenta otros factores no tan evidentes como el criterio fundamental. Ha sido la más utilizada hasta el momento, habitual en la Unión Europea. El año 2009, próximo a publicarse la esperada Directiva de la Unión Europea sobre Energías renovablesDIRECTIVA 2009/28/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 23 de abril de 2009 relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables y por la que se modifican y se derogan las Directivas 2001/77/CE y 2003/30/CE se agudizó la polémica entre defensores y detractores de los biocarburantes. El elemento clave del desacuerdo fue decantándose en consideraciones sobre la disponibilidad y destino de las tierras fértiles,LAND USE REQUIREMENTS OF DIFFERENT EU BIOFUEL SCENARIOS IN 2020. Bart Dehue and Willem Hettinga. Copyright Ecofys 2008. Ecofys reference: PBIONL081533 que, finalmente, fue uno de los principales condicionantes del texto aprobado.A principios del año 2012, el énfasis de los detractores se ha desplazado hacia el “Impacto Indirecto del Uso del Cambio de tierra” (ILUC en el acrónimo inglés) y su repercusión sobre la emisión de “Gases de Efecto Invernadero” Pese a que la citada Directiva no lo expresa de manera explícita, de su lectura se deduce con claridad: todo biocombustible, que para su fabricación utilizase suelos aptos para la producción de alimentos, debería ser considerado de primera generación; en caso contrario, procede aplicar ordinales superiores.
Tecnologías Consideradas en un sentido amplio, comprende materias primas y procesos. Atiende al desarrollo de los diversos factores característicos de cada biocarburante. Se definen: Convencionales. Formados por las dos o tres procedimientos en que se asienta la producción actual. Como ejemplo: Biogasóleo: Transesterificación de aceites vegetales o grasas animales Biogasolinas: Etanol a partir de la fermentación de azúcares o almidón. Avanzados:Comprende a las nuevos desarrollos Biogasóleo: Algas como materia prima, hidrogenación de lípidos o residuos, gasificación de lignocelulosa y posterior síntesis de Fischer-Tropsch, dimetiléter, etc. Biogasolinas: Etanol por hidrólisis del material lignocelulósico seguida de fermentación, otros oxigenados (biobutanol, éteres, etc.) La valoración tecnológica es el procedimiento preferido por la Agencia Internacional de la Energía.
Los dos criterios simples anteriormente expuestos presentan algunas dificultades para encuadrar con cierta exactitud a determinados productos. Sin embargo, una combinación de ambos, puede proporcionar una visión bastante completa de las características fundamentales de las distintas vías de producción. Con esta propuesta mixta se resuelven algunas inconsistencias de los procedimientos simples. Como ejemplos de dicha dificultad de clasificación tenemos:
Hidrobiodiésel: Biocarburante avanzado de primera generación Biodiésel a partir de las algas: Resulta biogasóleo de segunda generación (por la materia prima) mientras que la tecnología de producción puede ser convencional. Biodiesel o bioalcohol a partir de residuos: La materia prima no está definida en la convención clásica estando más próxima a segunda generación, mientras que el producto final es idéntico a los de primera generación
Generaciones de Biocombustibles miniatura|Tipos y generación de biocarburantes
Biocombustibles de primera generación Son los provenientes o hechos por medio de azúcar, almidón o aceite vegetal, que están contenidos en infinidad de materias como lo son: el jugo de la caña de azúcar, granos de maíz, jugo de remolacha o betabel, aceite de semilla de girasol, de soya, de palma, de ricino, de semilla de algodón, de coco, de maní o cacahuate, entre otros. También se emplean como insumos a las grasas animales, grasas y aceites de desecho provenientes de la cocción y elaboración de alimentos.
Estos tipos de biocombustibles son producidos empleando tecnología convencional como la fermentación (para azúcares y carbohidratos), transesterificación (para los aceites y grasas), y la digestión anaerobia (para los desperdicios orgánicos).
Entre estos están:
Bioalcoholes
Son alcoholes producidos biológicamente por la acción de microorganismos y enzimas a través de la fermentación de azúcares o almidones (más fácil), o celulosa (que es más difícil). El biobutanol (también llamada biogasolina) es declarado como un reemplazo directo de la gasolina, ya que este puede ser usado directamente en un motor de gasolina (en una manera similar al biodiésel con los motores de diésel). El combustible de etanol es el biocombustible más común mundialmente, particularmente en Brasil. Mientras que los menos comunes son el propanol y butanol.
miniatura|Obtención de biocombustible a partir de la madera. Los combustibles de alcohol son producidos por fermentación de azúcares derivados por el trigo, maíz, betabel, caña, melaza y cualquier azúcar o almidón por las cuales las bebidas alcohólicas pueden ser hechas (como la patata y los desechos frutales, etc.). Los métodos de producción de etanol utilizados son la digestión enzimática (para liberación de azúcares de almidón almacenado), fermentación de azúcares, destilación y secado. El proceso de destilación requiere de proporcionar una gran cantidad de energía.
El etanol puede ser usado en motores de petróleo en reemplazo de la gasolina, también puede ser mezclado con gasolina en cualquier porcentaje. Muchos de los motores de carros existentes (que usan petróleo) pueden trabajar y entrar en marcha con combinaciones de más de 15 % de bioetanol con petróleo/gasolina. El etanol tiene una densidad energética menor al de la gasolina; esto significa que toma más combustible (volumen y masa) para producir la misma cantidad de trabajo. Una ventaja del etanol (CH3CH2OH) es que tiene mayor valor de octano que la gasolina libre de etanol disponible en las estaciones de gas en carretera, lo que permite un aumento en el índice de compresión del motor para incrementar la eficiencia térmica. En lugares de gran altitud (donde el aire es ligero), algunos estados exigen una mezcla de gasolina y etanol como un oxidante invierno que reduce las emisiones de contaminantes atmosféricos. El etanol,a su vez, es también usado como combustible de chimeneas de bioetanol.
En desventaja, el etanol seco tiene rudamente un tercio de energía por unidad de volumen menos comparado a la gasolina. Con los actuales grandes, insostenibles y no escalables subsidios, el combustible de etanol cuesta más por distancia viajada que los actuales y altos precios de gasolina en Estados Unidos.
El metanol es actualmente producido del gas natural, un combustible fósil no renovable. Pero a su vez pueden ser producidos por la biomasa del bioetanol. La economía del metanol es una alternativa a la del hidrógeno, comparada a la actual producción de hidrógeno por gas natural.
El butanol (C4H9OH) es generado por la fermentación ABE (acetona, butanol, etanol) y modificaciones experimentales del proceso muestran un gran potencial de energía neta ganada con butanol como el único producto líquido. Este produciría más energía y supuestamente puede ser quemado «directamente» en motores de gasolina existente (sin tener que modificar el motor o el carro), y es menos corrosivo y soluble en agua que el etanol. A su vez puede ser distribuido a través de las actuales infraestructuras. DuPont y BP están trabajando juntos para ayudar a desarrollar el butanol. Las trazas de Escherichia coli han tenido también una ingeniería exitosa para producir butanol al interceptar los aminoácidos de sus metabolismos.
Biodiésel