¿Qué son los biocombustibles?

Escrito por Quimitube el 17 mayo

Los biocombustibles son combustibles procedentes del uso de la biomasa como materia prima. Si estos biocombustibles se utilizan para la propulsión de medios de transporte, entonces reciben el nombre más preciso de biocarburantes, aunque en muchas ocasiones se los denomina indistintamente de una u otra forma. Es precisamente como combustibles de transporte donde su uso está más extendido y donde es previsible que se expandan más en el futuro, dada la gran dependencia que los medios de locomoción tienen hoy en día del petróleo.

Por su composición química y las características físicas que ésta les confiere, los biocarburantes pueden ser aptos en determinadas circunstancias para sustituir a las gasolinas en los motores de gasolina (llamados tipo Otto) o al gasóleo en los motores diésel. La sustitución puede darse de manera total o, lo que es más habitual, en un determinado porcentaje de mezcla, como aditivos.

Decimos, por tanto, que los biocombustibles proceden de reacciones químicas cuya materia prima es la biomasa, pero… ¿qué es la biomasa? En realidad es un concepto muy amplio: con este nombre se designa cualquier materia orgánica derivada de residuos o productos animales y vegetales, como pueden ser plantas, madera, residuos de procesos forestales y agrícolas o incluso productos de desecho biodegradables de la actividad industrial o urbana…  ¿Por qué usar dicha biomasa como materia prima para la producción de combustibles? Pues porque ésta es la única fuente de carbono orgánico disponible en la Tierra que se está produciendo continuamente a un ritmo apreciable. Constantemente se producen en el planeta materia vegetal y animal; las plantas realizan la fotosíntesis para alimentarse, crecen, se reproducen, nacen plantas nuevas, los animales se alimentan de las plantas, crecen, se reproducen… Y así sucesivamente. Durante la fotosíntesis, las plantas no sólo fijan CO2 atmosférico, uno de los gases responsables del efecto invernadero (GEI, Gases de Efecto Invernadero), sino que, además, aprovechan la energía luminosa del sol, una energía “extraterrestre”, según el proceso siguiente:

Es un ciclo veloz y constante de «creación» de materia, a diferencia de los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural), cuyo balance producción-consumo está terriblemente descompensado, motivo por el que en un horizonte de pocas décadas se agotarán las reservas disponibles (se consume, aproximadamente, cuatro veces más petróleo del que se descubre anualmente).

Por esta y otras cuestiones, hace ya mucho tiempo que se centró la atención en la biomasa como un posible sustituto de los combustibles fósiles en la producción de fuentes de energía y de determinados productos químicos. Y por el hecho de que la biomasa se está produciendo constantemente y fijando el CO2 atmosférico, se suele decir que los biocombustibles son «energías limpias y renovables». Eso no significa que los biocombustibles sean idílicos (a pesar de las connotaciones que suele traer a la mente el prefijo “bio”) ni que no presenten un fuerte impacto en el medio ambiente, por lo que hay que ser cautos. Ahora bien, sí que es cierto que en principio los biocombustibles son neutros en lo que al CO2 se refiere, porque el CO2 liberado en su uso ha sido fijado previamente, como se ha dicho, en la fotosíntesis. Es decir, el dióxido de carbono emitido se compensa con el absorbido, dando un balance próximo a cero. Esta es una gran ventaja frente a la enorme cantidad de dióxido de carbono emitido por los combustibles fósiles. No obstante, las ventajas e inconvenientes de los biocombustibles serán tema de una entrada posterior.

Aunque no sean “perfectos”, es indudable que ganan la partida a los combustibles fósiles no sólo en las emisiones de CO2, sino también en muchos otros aspectos medioambientales. Por ejemplo: no emiten dióxido de azufre (principal causante de la lluvia ácida), y se disminuye la concentración de partículas en suspensión emitidas, de metales pesados, de monóxido de carbono, de hidrocarburos aromáticos policíclicos y de compuestos orgánicos volátiles [2].

¿Qué tipos de biocombustibles existen?

En primer lugar, atendiendo al estado de agregación, los biocombustibles pueden ser sólidos (residuos vegetales, esencialmente) líquidos (bioalcoholes, biodiésel) y gaseosos (biogás, hidrógeno).

Asimismo, además de basándonos en su estado de agregación, se pueden clasificar como biocombustibles de primera generación y biocombustibles de segunda generación; la base de esta otra clasificación es el tipo de materia prima utilizada en la producción. Los biocombustibles de primera generación se refieren a aquéllos producidos a partir de materias primas de origen comestible (azúcares, almidones y aceites vegetales), mientras que los biocombustibles de segunda generación usan otros tipos de materias primas no comestibles, por la razón obvia de no competir con los productos alimenticios (lignocelulosa, aceites usados, microalgas, aceites vírgenes no comestibles). Estos últimos parecen ser los más prometedores, pero en su mayoría se encuentran en fase experimental, de laboratorio o planta piloto [1].

¿Cuáles son los biocombustibles más utilizados en la actualidad?

Los biocombustibles que mayor importancia tienen actualmente son los que se presentan en forma líquida, debido, precisamente, a que su uso potencial se halla en la sustitución de o combinación con los combustibles de locomoción como gasóleo o gasolina, que son también líquidos. En concreto, son el biodiésel y bioetanol, ambos de primera generación, los más usados.

El biodiésel, obtenido de la reacción de transesterificación de aceites vegetales y/o grasas animales con un alcohol de bajo peso molecular (generalmente metanol o etanol), puede ser un sustitutivo o aditivo del gasóleo o diésel. Se obtiene principalmente del aceite extraído de plantas como la colza, la soja o el girasol, aunque también se puede obtener usando aceites de fritura usados, grasas animales u otros aceites no comestibles, como el de jatropha curcas. El biodiésel puede sustituir al carburante diésel, aunque no suele usarse puro, sino mezclado con gasóleo entre distintas proporciones que oscilan, normalmente, entre el 5 y el 30%. Para usarlo al 100% es necesario llevar a cabo ciertas modificaciones en el motor diésel convencional.

Por su parte, el bioetanol se produce principalmente mediante la fermentación de granos ricos en azúcares o almidón (cereales, remolacha, caña de azúcar…). Es en realidad etanol “normal”, CH3CH2OH, al que se le añade el prefijo “bio” por proceder de la fermentación de plantas. Mezclado con la gasolina convencional, normalmente como aditivo al 5%, puede utilizarse en los motores modernos de explosión que no han sufrido modificación. Los motores modificados convenientemente pueden funcionar con mezclas de etanol al 85% así como con bioetanol puro y gasolina convencional [2].

Como veis, esta entrada pretende ser únicamente una introducción al mundo de los biocombustibles. En posteriores textos trataremos en mayor profundidad los múltiples aspectos relativos esencialmente al bioetanol y al biodiésel, como las materias primas utilizadas, los procesos productivos industriales y la reacción química implicada, los análisis y controles de calidad a realizar, la normativa, las ventajas y los inconvenientes de su uso… Y un largo etcétera. Se trata de un campo en constante evolución y crecimiento (aunque más lento de lo que las disposiciones y directivas europeas marcaron en su día, lamentablemente) que los químicos debemos conocer al máximo (sus ventajas para aprovecharlas, sus inconvenientes para remediarlos), ya que el de la energía es uno de los mayores problemas con los que nos vamos a encontrar en el siglo XXI.

Referencias principales:
[1]: Biocombustibles líquidos: procesos y tecnologías. An. Quím. 2011, 107(4), 383–389
[2]: Biocarburantes en el transporte. Manuales de Energías renovables IDAE

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