Siempre nos centramos en los combustibles convencionales, pero existen más posibilidades ahí. En este artículo lo que haremos será centrarnos en el etanol, uno de los combustibles que puede mejorar a los actuales en algunos aspectos, aunque también tiene sus limitaciones.
Además, veremos las diferencias entre el etanol y el biodiésel, pese a sus similitudes en cuanto a la fuente de donde se obtiene…
¿Qué es el etanol?
Al igual que el petróleo es un producto que proviene del plancton prehistórico, la tecnología actual también nos permite obtener otros combustibles de las grasas o aceites vegetales como el biocombustible, o de los alcoholes como es éste el caso. Uno de estos combustibles es el etanol, un alcohol que se obtiene principalmente a partir de la fermentación de azúcares presentes en plantas como la caña de azúcar, el maíz, soja, o la remolacha blanca. Es un líquido incoloro, inflamable y miscible en agua.
Ya hace más de un siglo que Rudolph Diesel creó un motor de Ciclo Diésel que funcionaba precisamente con un aceite vegetal como combustible. Es decir, el primer motor diésel fue con biodiésel, y no con petrodiésel como se cree en la mayoría de los casos. Este motor siguió siendo popular hasta nuestros días, aunque el aceite vegetal como combustible no tuvo el mismo éxito, dejándolo de lado durante décadas, hasta que ahora se ha vuelto a recuperar el biodiésel.
En el caso del etanol, que no es un aceite, sino un alcohol como he mencionado antes, también se puede utilizar como combustible de manera pura o mezclado con gasolina (formando el llamado gasohol). Su uso como combustible se basa en su capacidad de quemarse y liberar energía, al igual que la gasolina.
Actualmente, este etanol se mezcla con la gasolina procedente del petróleo, con distintas proporciones, en función del etanol que contenga. Ya dijimos que las mezclas más comunes son E10 o con un 10% de etanol, y un 85% en el E85. Gracias a estas mezclas se puede obtener un octanaje más alto que con la gasolina pura, lo que permite mayor rendimiento en el motor.
No solo se consigue mejorar la mezcla con el etanol, también tiene otras ventajas respecto a la gasolina y el diésel, como es la reducción de emisiones de efecto invernadero y otras de las emisiones contaminantes de los combustibles habituales. También es renovable, ya que se puede producir a partir de plantas o biomasa. No obstante, no todo son ventajas, también tiene una menor densidad energética, lo que significa que necesita más volumen para producir la misma energía, tiene un mayor coste de producción y venta, compite con la producción de alimentos, ya que hay que dedicar parte de la producción a este uso y no a la alimentación, y también necesita de adaptación de los motores para que puedan funcionar…
Producción del etanol
La producción de etanol involucra un conjunto de procesos bioquímicos y físicos que transforman los azúcares presentes en materias primas agrícolas en este tipo de alcohol etílico. Las etapas para obtener este combustible son:
- Selección y preparación de la materia prima: lo primero es sembrar y cosechar las materias primas empleadas, como el maíz, caña de azúcar, remolacha, etc. Luego, el grano se pasa por un proceso de molienda para liberar los azúcares y a una cocción en caso de ser materias primas ricas en almidón, como el caso del maíz, lo que gelatiniza el almidón y facilita su hidrólisis. Después se añaden unas enzimas para descomponer el almidón en azúcares fermentables, como la glucosa. A éste último proceso se le conoce como sacarificación.
- Fermentación: el siguiente paso es usar unas levaduras específicas para esta mezcla de agua y azúcares creadas en el paso anterior. Estas levaduras consumen el azúcar, se la comen, y producen a su vez etanol y dióxido de carbono como productos de desecho. Controlando las condiciones de fermentación, con la temperatura, el pH y la concentración de oxígeno, se puede optimizar la producción de etanol.
- Destilación: ahora hay que separar, por lo que el mosto fermentado se calienta y los vapores resultantes se condensan en una columna de destilación fraccionada. El etanol se separa del agua y otros compuestos volátiles en la columna de destilación, purificándose. Para obtener etanol anhidro (sin agua), se utilizan métodos como la destilación azeotrópica con benceno o la adsorción molecular, consiguiendo la deshidratación.
- Tratamiento de subproductos: los sólidos residuales de la destilación se secan y se pueden usar para alimento de animales, mientras que la glicerina se puede usar para la industria farmacéutica y cosmética para cremas. En cambio, el CO2 producido, también puede ser capturado y usado para diversas aplicaciones, como para los espráis o botellas de gas CO2 usadas para varios usos, desde armas de aire comprimido, hasta limpieza, pasando por la industria química, etc.
Es importante considerar que el rendimiento de producción del etanol dependerá de la materia prima, la fermentación y la tecnología de destilación. También dependerá del proceso la presencia de contaminantes o la pureza del etanol, ya que en el proceso puede haber presencia de bacterias o levaduras salvajes que puedan agregar sustancias que no se quieren.
Tipos de etanol
Además, es importante destacar que existen varios tipos de etanol según su producción, como:
- 1ª generación: producido a partir de azúcares simples o almidón.
- 2ª generación: a partir de celulosa y hemicelulosa presentes en residuos agrícolas y forestales, es decir, de biomasa.
- 3ª generación: se consigue a partir de algas marinas cultivadas.
Diferencias con el biodiésel
El etanol y el biodiésel son dos biocombustibles que han ganado relevancia en los últimos años como alternativas más sostenibles a los combustibles fósiles. A pesar de compartir el objetivo de reducir la dependencia de los hidrocarburos, presentan diferencias significativas en su origen, producción y propiedades.
Tienes que tener presente que el origen no es igual, mientras el etanol es a partir de la fermentación de azúcares de las plantas para obtener alcohol, en el caso del biodiésel es a partir de un proceso químico a partir de los aceites vegetales o grasas, agregando un alcohol (como el metanol) y un catalizador para producir ésteres metílicos de los ácidos grasos. Esto resulta en un alcohol simple, en el caso del etanol, o una mezcla de ésteres metílicos en el caso del biodiésel. Es decir, moléculas simples vs moléculas grandes y complejas derivadas de los triglicéridos.
Además, las propiedades finales de uno y otro no son iguales. Antes comenté que el etanol es soluble en agua, el biodíesel es más oleoso y no se mezcla con el agua. Por otro lado, mientras el biodiésel se puede usar como sustituto total del diésel derivado del petróleo en motores diésel, el etanol se mezcla con la gasolina para formar gasohol, y para usarlo puro se debe modificar el motor, como es el caso de los vehículos flex-fuel o dual fuel de los que hablaremos muy pronto…
¿Se puede usar en motores convencionales o necesitan modificación?
No, los motores actuales de los coches no pueden usar etanol como combustible sin ninguna modificación. Solo se puede usar una mezcla de etanol con gasolina para que puedan funcionar en los coches con motor convencional de ciclo Otto, es decir, de gasolina. En cambio, con mezclas superiores o con etanol puro necesitan de modificaciones en el motor para que funcione. ¿Motivo? El etanol puede ser corrosivo para algunos de los sistemas mecánicos convencionales, también necesita de una «sintonización de ignición» diferente, como la mezcla de aire/combustible, o el momento de la chispa deben ser diferentes para obtener el máximo rendimiento.
Los inyectores diseñados para la gasolina también deben ser modificados para el etanol, ya que no tienen la misma densidad energética, por lo que habrá que inyectar mayor cantidad para conseguir la misma energía. Y, por otro lado, con el etanol también se dificulta el arranque del motor en frío, por lo que necesita de sistemas de calentamiento adicionales.
Solo los motores flex-fuel o dual-fuel pueden funcionar tanto con gasolina convencional, mezclas de gasolina y etanol, o etanol casi puro como el E85. Y esto es porque cuentan con sistemas automáticos que ajustan los parámetros según el combustible usado.
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