Combustibles alternativos

No encontramos en una época de cambios, en los últimos años hemos tenido que pagar facturas cada vez mas caras por los daños que le hemos generado a nuestro planeta como genero humano. Los desastres naturales, plagas y enfermedades no sólo se encuentran en la Biblia y en las películas de Holywood, nuestra generación ha tenido que vivirlas en carne propia.

Afortunadamente, las nuevas generaciones, han creado un vinculo mas amigable con el planeta y la protección de la naturaleza, esto se ha traducido en un esfuerzo por parte de los gobiernos, industria energética e industria automotriz en trabajar por el desarrollo de combustibles alternativos para su uso en vehículos con tecnología avanzada.

El Uso de estos combustibles nos permite reducir la huella de desastre y destrucción que vamos dejando en nuestro planeta. Aquí tocaremos las principales tecnologías que se encuentran en desarrollo hoy en día y que se espera sean una realidad en un futuro no muy lejano.

Biodiesel

Es un combustible renovable que se puede fabricar a partir de aceites vegetales, grasas animales o grasa de restaurante reciclada para su uso en vehículos diésel o cualquier equipo que funcione con combustible diésel. Las propiedades físicas del biodiesel son similares a las del diésel de petróleo.

Es un combustible líquido a menudo denominado B100 o biodiesel puro en su forma sin mezclar. Al igual que el diesel de petróleo, el biodiesel se usa para alimentar motores de encendido por compresión. El rendimiento del biodiésel en climas fríos depende de la combinación con diésel de petróleo.

Es un sustituto renovable de combustión limpia del diésel de petróleo. Su uso como combustible para vehículos aumenta la seguridad energética, mejora la calidad del aire y el medio ambiente y proporciona beneficios de seguridad.

El uso de biodiesel reduce las emisiones porque el dióxido de carbono liberado de su combustión se compensa con el dióxido de carbono absorbido de la soja en crecimiento u otras materias primas utilizadas para producir el combustible. El análisis del ciclo de vida realizado por el Laboratorio Nacional de Argonne (Estados Unidos) encontró que el uso de B100 reduce las emisiones de dióxido de carbono en un 74% en comparación con el diesel de petróleo. La Junta de Recursos del Aire de California (CARB) informó valores similares de varias fuentes para su análisis del ciclo de vida del biodiesel.

El biodiesel causa mucho menos daño que el diesel de petróleo, si se derrama o se libera al medio ambiente. Es más seguro porque es menos combustible, el punto de inflamación para el biodiesel es superior a 130 ° C, en comparación con aproximadamente 52 ° C para el diesel de petróleo.

Aunque los vehículos diésel de carga ligera, media y pesada no son vehículos de combustible técnicamente alternativos, casi todos son capaces de funcionar con biodiesel, ya que con frecuencia se usa como una mezcla con combustible diesel de petróleo.

Electricidad

Estos vehículos pueden extraer electricidad directamente de la red y otras fuentes de energía eléctrica externas y almacenarla en baterías, o como en el caso de los vehículos eléctricos híbridos alimentarse con combustibles líquidos, como la gasolina, pero usan baterías para recuperar la energía que de otro modo se perdería durante el frenado.

La electricidad se considera un combustible alternativo, debido a que, se puede producir a partir de una variedad de fuentes de energía, que incluyen petróleo, carbón, energía nuclear, energía hidroeléctrica, gas natural, energía eólica, energía solar e hidrógeno almacenado. Los vehículos que funcionan solo con electricidad no producen emisiones del tubo de escape, pero hay emisiones aguas arriba asociadas con la producción de electricidad.

Actualmente, alimentar un vehículo eléctrico es rentable en comparación con el uso de gasolina, pero generalmente son vehículos más costosos. Sin embargo, los costos iniciales del vehículo pueden compensarse con ahorros en el combustible, Incentivos fiscales a nivel federal y/o estatal. Mas información…

Etanol

El etanol (CH 3 CH 2 OH) es un líquido transparente e incoloro. También se conoce como alcohol etílico, alcohol de grano y EtOH. Tiene la misma fórmula química independientemente de si se produce a partir de materias primas a base de almidón o azúcar, como el grano de maíz (ya que es principalmente en los Estados Unidos), la caña de azúcar (como es principalmente en Brasil), o de materias primas celulósicas (como astillas de madera o residuos de cultivos).

Es un combustible renovable hecho de varios materiales vegetales conocidos colectivamente como «biomasa». Más del 98% de la gasolina de EE. UU. Contiene etanol, generalmente E10 (10% de etanol, 90% de gasolina), para oxigenar el combustible, lo que reduce la contaminación del aire.

Tiene un índice de octano más alto que la gasolina, proporcionando propiedades de mezcla premium. Los requisitos mínimos de número de octano para la gasolina evitan los golpes del motor y aseguran la capacidad de conducción. La gasolina de bajo octanaje se mezcla con etanol al 10% para alcanzar el estándar de 87 octanos. Mas Información…

Hidrógeno

El hidrógeno (H2), cuando se usa en una celda de combustible para proporcionar electricidad, es un combustible alternativo libre de emisiones producido a partir de diversas fuentes de energía. Es un combustible que se puede producir a partir de diversos recursos domésticos.

Aunque el hidrógeno en el mercado como combustible de transporte todavía esta en pañales, el gobierno y la industria están trabajando para la producción y distribución de hidrógeno limpio, económico y seguro para su uso generalizado en vehículos eléctricos de celdas de combustible (FCEV).

Los FCEV de servicio liviano ahora están disponibles en cantidades limitadas para el mercado de consumo en regiones localizados (Estados unidos y Europa). El mercado también se está desarrollando para autobuses, equipos de manejo de materiales (como montacargas), equipos de apoyo en tierra, vehículos de servicio mediano y pesado y aplicaciones estacionarias.

El hidrógeno es abundante en nuestro medio ambiente. Se almacena en agua (H2O), hidrocarburos (como metano, CH4) y otros organismos. Uno de los desafíos de usar hidrógeno como combustible proviene de poder extraerlo eficientemente de estos compuestos.

Actualmente, la conversión del vapor, que combina vapor a alta temperatura con gas natural para extraer hidrógeno, representa la mayoría del hidrógeno producido en los Estados Unidos. El hidrógeno también se puede producir a partir del agua a través de la electrólisis. Este proceso consume más energía, pero puede aprovechar el exceso de energía renovable de bajo costo, como la energía eólica o solar, al tiempo que evita las emisiones nocivas asociadas con otros tipos de producción de energía.

Aunque la producción de hidrógeno puede generar emisiones que afectan la calidad del aire, dependiendo de la fuente, un FCEV que funciona con hidrógeno emite solo vapor de agua y aire caliente residuo  y se considera un vehículo de cero emisiones. Los principales esfuerzos de investigación y desarrollo tienen como objetivo hacer que estos vehículos y su infraestructura sean prácticos para un uso generalizado. Esto ha llevado a la implementación inicial de vehículos de producción de servicio liviano para consumidores minoristas. Mas información…

Gas Natural

Es un combustible gaseoso que es producido mediante métodos convencionales o renovables, este combustible alternativo de combustión limpia debe comprimirse o licuarse para su uso en vehículos. El gas natural es una mezcla gaseosa e inodoro de hidrocarburos, compuesta predominantemente de metano (CH4). Aunque el gas natural es un combustible alternativo confiable y comprobado que se ha utilizado durante mucho tiempo para impulsar vehículos de gas natural, solo alrededor de dos décimas partes del 1% se utilizan como combustible para vehículos.

Actualmente se utilizan dos formas de gas natural en los vehículos:

  • Gas natural licuado: Es gas natural en forma líquida, el GNL se produce al purificar el gas natural y sobreenfriarlo a -260 ° F para convertirlo en líquido. Debe mantenerse a temperaturas frías y se almacena en recipientes a presión de doble pared aislados al vacío, es adecuado para camiones que requieren rangos más largos porque el líquido es más denso que el gas y, por lo tanto, se puede almacenar más energía por volumen. El GNL se usa típicamente en vehículos de servicio mediano y pesado.
  • Gas natural comprimido: se produce comprimiendo gas natural a menos del 1% de su volumen a presión atmosférica estándar; para proporcionar un rango de conducción adecuado, el GNC se almacena a bordo de un vehículo en un estado gaseoso comprimido a una presión de hasta 3600 libras por pulgada cuadrada. Se utiliza en aplicaciones de servicio ligero, medio y pesado. Un vehículo propulsado por GNC obtiene aproximadamente la misma economía de combustible que un vehículo de gasolina convencional.

Ya sea que se produzca mediante métodos convencionales o renovables, las ventajas del gas natural como combustible alternativo incluyen su disponibilidad doméstica, red de distribución establecida, costo relativamente bajo y beneficios de emisiones. Los puntos a considerar son:

  • Rendimiento del vehículo: Los vehículos de gas natural (NGV) son similares a los vehículos de gasolina o diesel en cuanto a potencia, aceleración y velocidad de crucero. La autonomía de conducción de los NGV es generalmente menor que la de los vehículos de gasolina y diésel comparables porque, con el gas natural, se puede almacenar menos contenido total de energía en un tanque del mismo tamaño. Los tanques de almacenamiento de gas natural adicionales o el uso de GNL pueden ayudar a aumentar el alcance para vehículos más grandes.
  • Emisiones más bajas: Todos los vehículos nuevos están equipados con sistemas efectivos de control de emisiones y deben cumplir con los mismos estándares de emisiones, independientemente del tipo de combustible; en consecuencia, las emisiones del tubo de escape de los vehículos a gas natural son comparables a las de los vehículos a gasolina y diésel equipados con controles de emisiones modernos. El gas natural producido mediante métodos renovables ofrece beneficios adicionales, al ser esencialmente un biogás (el producto gaseoso de la descomposición de la materia orgánica, que ha sido procesado con estándares de pureza) reduce las emisiones al evitar la liberación de metano a la atmósfera.
  • Disponibilidad de infraestructura y vehículos: Una variedad de vehículos de gas natural nuevos de servicio pesado están disponibles de los fabricantes de equipos originales, los consumidores también tienen la opción de convertir de manera confiable los vehículos de gasolina o diésel existentes para que funcionen con gas natural utilizando modernizadores de sistemas calificados. El mayoría de los países se cuenta ya con un extenso sistema de distribución de gas natural, esta infraestructura, con ciertas adaptaciones, podrías ser utilizada para el abastecimiento de combustible para vehículos.

Propano

También conocido como gas licuado de petróleo (Gas LP), es un combustible alternativo de combustión limpia que se ha utilizado durante décadas para alimentar vehículos de propano de servicio ligero, mediano y pesado. El propano es un gas alcano de tres carbonos (C3H8), se almacena bajo presión dentro de un tanque como un líquido incoloro e inodoro.

El propano tiene un índice de octanaje alto, lo que lo convierte en una excelente opción para los motores de combustión interna de encendido por chispa. Si se derrama o se libera de un vehículo, no representa una amenaza para el suelo, las aguas superficiales o subterráneas. El interés en el propano como combustible de transporte alternativo se debe a su disponibilidad doméstica, alta densidad energética, cualidades de combustión limpia y costo relativamente bajo. Es el tercer combustible de transporte más común del mundo, detrás de la gasolina y el diésel.

El propano se almacena a bordo de un vehículo en un tanque presurizado a aproximadamente 150 libras por pulgada cuadrada, aproximadamente el doble de la presión de un neumático de camión inflado. Bajo esta presión, el propano se convierte en un líquido con una densidad de energía 270 veces mayor que su forma gaseosa. El propano tiene un índice de octanaje más alto que la gasolina, por lo que puede usarse con relaciones de compresión del motor más altas y es más resistente a los golpes del motor.

El uso de propano como combustible para vehículos, al igual que el gas natural aumenta la seguridad energética, puede brindar la conveniencia del abastecimiento de combustible en el lugar de manera económica y reduce la contaminación del aire y los impactos ambientales de los vehículos.

Combustibles emergentes

Se sigue experimentando con nuevas tecnologías con el fin de desarrollar combustibles emergentes que permitan reducir las emisiones de contaminantes a la atmosfera y mejorar el rendimiento de los vehículos. Algunos de estos son:

  • Biobutanol: El término biobutanol se refiere al butanol (un alcohol de 4 carbonos o alcohol butílico) elaborado a partir de materias primas de biomasa. Los beneficios del biobutanol, en comparación con el etanol, son que el biobutanol nos se diluye o mezcla con el agua, tiene un mayor contenido energético y una presión de vapor Reid (RPV) más baja.
  • Dimetiléter: El DME es un gas incoloro alternativa al diésel, que se utiliza ampliamente en la industria química y como propulsor de aerosoles. Los requisitos de manipulación de DME son similares a los del propano; ambos deben mantenerse en tanques de almacenamiento presurizados a temperatura ambiente. El DME tiene un índice de cetano muy alto, que es una medida de la inflamabilidad del combustible en los motores de encendido por compresión, adicionalmente debido a su falta de enlaces carbono-carbono, el uso de DME puede eliminar virtualmente las emisiones de partículas y potencialmente anular la necesidad de costosos filtros de partículas diesel.
  • Metanol: También conocido como alcohol de madera, tiene propiedades químicas y físicas de combustible similares al etanol. Los bajos costos de producción y su bajo riesgo de inflamabilidad en comparación con la gasolina son sus principales beneficios como combustible.
  • Biocombustibles de hidrocarburos renovables: También llamados biocombustibles ecológicos o de incorporación directa, son combustibles producidos a partir de fuentes de biomasa a través de una variedad de procesos biológicos, térmicos y químicos. Estos productos son químicamente idénticos a la gasolina de petróleo, el diésel o el combustible para aviones. Dado que cumplen con los mismos estándares de calidad. Algunos de estos combustibles son:
    • Diésel renovable; es un combustible de transporte derivado de la biomasa adecuado para su uso en motores diésel.
    • Combustible de aviación sostenible (SAF); es un combustible derivado de recursos renovables que permite reducir las emisiones netas de dióxido de carbono durante el ciclo de vida en comparación con los combustibles convencionales.
    • Gasolina renovable; También conocida como biogasolina o gasolina «verde», es un combustible de transporte derivado de la biomasa adecuado para su uso en motores de encendido por chispa.

Tenemos una enorme deuda con el planeta, la pandemia de COVID-19 nos ha demostrado que el tiempo se nos ha terminado y tenemos que avanzar con políticas y acciones que permitan minimizar los efectos que causamos al medioambiente. Afortunadamente ya muchos países (desafortunadamente México no esta entre ellos) han legislado para que antes de que termine esta década, las empresas automotrices solo puedan vender en sus territorios vehículos con combustibles amigables con el medio ambiente.

También como usuarios tenemos la obligación de trabajar en el mejoramiento del media ambiente y poder cambiar a vehículos con combustibles alternativos de acuerdo a nuestras posibilidades.

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