Combustibles no convencionales o alternativos.
Palabras clave: combustibles alternativos, combustibles, alternativa, petróleo, contaminación, descontaminación, medio ambiente.
GNC (gas natural-combustible)
El uso de GNC en estado gaseoso y comprimido por debajo de 200 bares es una solución tecnológica que ya ha sido probada ya que se involucran más de 500 vehículos en todo el mundo. En motores dedicados y optimizados, el GNC ofrece ventajas significativas que superan un suministro de energía más caro. El placer de conducir, el rendimiento de aceleración, la recuperación, la velocidad máxima son muy satisfactorios.
La eficiencia del combustible supera la de los motores de gasolina en alrededor de un 10% (con la excepción de los motores de gasolina de mezcla pobre como los ofrecidos recientemente por los fabricantes japoneses), pero no llega a la de un motor diésel de inyección directa. Las emisiones de los motores de GNC consisten casi exclusivamente en metano, por lo tanto, de baja toxicidad.
Sin embargo, el metano es un gas de efecto invernadero importante. Pero, si consideramos las emisiones de gases de efecto invernadero a lo largo de toda la cadena de uso, el GNC proporciona ahorros de alrededor del 20 al 25% en comparación con el sector de la gasolina y del 10 al XNUMX%.
15% con respecto al diesel.
El principal inconveniente de GNc se refiere al almacenamiento, que es muy perjudicial en términos de peso y tamaño. Nuevos materiales como resinas compuestas y fibra de vidrio o carbono, actualmente en estudio, deberían permitir dividir el peso del tanque a capacidad constante por cuatro.
Por tanto, el GNC parece ser un combustible sustituto, cuya penetración es segura sin poder valorar su alcance en la actualidad. Debería materializarse primero en usos urbanos (especialmente autobuses) donde la contaminación es preocupante.
metanol
Se han realizado muchos estudios en los años 1970 sobre el desarrollo de combustibles que contienen 85 100% metanol, designados por las iniciales M85, M90 o M100 según su composición.
Actualmente, este tema ha perdido gran parte de su interés. De hecho, el metanol es intrínsecamente tóxico y proporciona muy pocos beneficios en términos de contaminación del aire. En particular, los riesgos de formación de ozono troposférico apenas se modifican para los vehículos que adoptan M85 o M100.
El metanol se mantiene indirectamente en el mercado de combustibles como actor básico en la síntesis de MTBE. Este éter es un excelente constituyente de las gasolinas, muy buscado por su alto índice de octanaje, su perfecta compatibilidad con hidrocarburos y
beneficios que puede proporcionar para reducir la contaminación del aire.
Hoy en día, las concentraciones de MTBE del 5 al 10% son muy comunes en las gasolinas. Sin embargo, existen problemas relacionados con la baja biodegradabilidad del MTBE.
Biocombustibles: etanol
El etanol es potencialmente un combustible de buena calidad capaz de suministrar motores de encendido por chispa. Puede usarse puro o mezclado en pequeña proporción (hasta un 20%) en una gasolina convencional. En el primer caso, el motor debe adaptarse a este uso específico (modificación del sistema de combustible y mayor relación de compresión); en el
En segundo caso, la mezcla de etanol-gasolina es completamente común e intercambiable en la red de distribución con productos de origen estrictamente petrolífero.
Sin embargo, incluso Brasil, que se había embarcado en una política proactiva a favor del sector de etanol-combustible, está revisando su estrategia. Las razones de este vuelco en Brasil y el lento despegue económico en el resto del mundo se deben a algunos obstáculos técnicos que, sin ser prohibitivos, provocan la reticencia de las industrias petrolera y automotriz.
Las mezclas de etanol y gasolina son menos estables en presencia de agua, más volátiles y, a veces, más corrosivas que los productos de origen exclusivamente petrolero.
Por eso, al igual que el metanol, el sector del etanol-combustible se orienta preferentemente hacia la producción de ETBE a partir de etanol e isobuteno.
Las regulaciones europeas establecen un contenido máximo del 15% (volumen) de ETBE en gasolinas, es decir, alrededor del 7% (peso)
etanol. Por lo tanto, este marco legislativo deja suficiente espacio para la penetración del etanol a tasas significativas en el mercado de combustibles.
Derivados de aceites vegetales
Aunque los motores diesel pueden operar con aceites vegetales crudos, este enfoque no parece realista para vehículos que se han vuelto muy eficientes. Por otro lado, la transformación de aceites vegetales en ésteres metílicos ofrece considerables ventajas a nivel técnico.
Los ésteres metílicos de los aceites vegetales tienen propiedades fisicoquímicas próximas a las del gasóleo en el que es perfectamente miscible. Los tipos de semillas oleaginosas en cuestión son principalmente colza y girasol. Los datos agronómicos son los siguientes: es
es posible obtener de 30 a 35 quintales / año de semillas de colza por hectárea, o de 1,2 a 1,4 toneladas de ésteres metílicos por hectárea y año.
En términos de reglamentación, un decreto autoriza, en Francia, la distribución no marcada de éster metílico de colza hasta un 5% mezclado con diesel.
En definitiva, los balances energéticos de los sectores de producción de biocombustibles son favorables. La relación entre la energía contenida en el biocombustible y la necesaria para producirlo es siempre superior a 1. Pero, desde el punto de vista económico, con los costes actuales de acceso al crudo y sin incentivo fiscal , los biocombustibles no son competitivos.
Finalmente, las conclusiones de los estudios sobre la contribución de los biocombustibles en términos de impacto sobre la contaminación atmosférica son muy matizadas. Dependiendo del tipo de contaminante considerado, los combustibles
de origen vegetal puede ser a veces ligeramente beneficioso, a veces ligeramente desfavorable. A excepción de la protección contra el efecto invernadero, para la que sin duda el uso de biocombustibles aporta una mejora significativa.
Combustibles sinteticos
Los combustibles sintéticos son gasolinas y gasóleos tradicionales, pero derivados de materias primas distintas del petróleo, principalmente carbón y gas natural.
Los procesos correspondientes utilizan tecnologías engorrosas y costosas. Consisten en producir, en un paso intermedio, gas de síntesis (CO y H2), a partir del cual, son posibles dos vías: la obtención directa de hidrocarburos según la técnica de Fischer-Tropsch o el paso por metanol que será luego se convirtió en gasolina.
El rendimiento de estos sectores es un hándicap importante: entre el 35 y el 55% para el proceso de esencias Fischer-Tropsch en función de las características de la materia prima y los requisitos de calidad de los productos acabados; entre un 60 y un 65% para el sector de las gasolinas sintéticas vía metanol desarrollado en 1986 por la empresa Mobil en Nueva Zelanda. Estos bajos rendimientos van de la mano de altas emisiones de CO2.
En consecuencia, la producción significativa de combustibles sintéticos está condicionada por un alto precio del petróleo (al menos 30 $ / bbl) y una fuerte demanda de productos muy contaminantes.
hidrógeno
A medio plazo, corresponde al hidrógeno gestionar adecuadamente una escasez anunciada. Unidades de refino de alto consumo (hidrodesulfuración, hidrotratamientos e hidroconversiones)
se multiplicará para mejorar la calidad de los productos petrolíferos y adaptarse a la demanda cada vez más orientada de productos ligeros.
Además del reformado que alcanzará rápidamente sus límites, la producción de hidrógeno puede contemplarse mediante reformado con vapor de metano, por oxivapogasificación de residuos o por electrólisis. Los dos primeros caminos conducen al autoconsumo y a importantes emisiones de CO2. El camino hacia la electrólisis requeriría una reactivación de las inversiones en energía nuclear y la aceptación por parte del público en general de este
La tecnología y sus riesgos.
Si evitamos arbitrariamente estas cuestiones de disponibilidad de materias primas, el uso del hidrógeno como combustible de motor sigue encontrando grandes dificultades: el almacenamiento a bordo del vehículo es un verdadero cuello de botella tecnológico.
Si suponemos, además, que el almacenamiento a bordo de los vehículos está técnicamente resuelto y que se cumplen las condiciones básicas de seguridad, entonces son posibles dos posibilidades: primero se puede utilizar el hidrógeno, puro o en mezcla con GNC, en motores especialmente diseñados para este tipo de combustible. La eficiencia del motor está entonces limitada por las leyes de la termodinámica y las emisiones de NOx son inevitables. En segundo lugar, el hidrógeno se puede consumir en pilas de combustible.
Pero entonces surgen problemas de desarrollo tecnológico. Los electrodos están hechos de metales preciosos (platino y paladio) y la densidad de potencia es baja. A pesar de los compromisos recientes
Los grandes industriales para desarrollar vehículos de celdas de combustible, de esta manera no parece, frente a la competencia de los convertidores más convencionales, pero la contaminación casi nula prometía un gran futuro.
Las tensiones son previsibles en el mercado del hidrógeno y la ruta del combustible sigue siendo muy prospectiva. Es cierto que el uso de hidrógeno para mejorar las cualidades de los combustibles tradicionales seguirá siendo la vía más eficiente desde el punto de vista técnico y económico durante mucho tiempo.
Como resultado, no parece probable que la celda de combustible y el motor de hidrógeno emerjan a medio plazo.