Manual de combustibles alternativos y tecnología automotriz. Juan Carlos Goñi Delión

      – No se logra alcanzar un precio del hidrógeno que sea competitivo con los combustibles alternativos.

      – El precio del hidrógeno puede ser muy dependiente del precio del gas natural o de la electricidad renovable.

       4. COMBUSTIBLES EMERGENTES

      Dentro de los combustibles emergentes se estudiarán el biobutanol, las series pentano, biometano y los combustibles sintéticos para transporte.

       4.1 Biobutanol

       a) Definición:

      El biobutanol es butanol (alcohol butílico), fabricado con la misma materia prima para obtener el etanol, como maíz, caña de azúcar, remolacha y de otra biomasa. Generalmente usado como solvente industrial, puede ser mezclado con otros combustibles para su uso en motores tipo Otto. El biobutanol se puede usar como oxigenante, hasta un 11,5 % en volumen, en mezclas con gasolina.

      La fabricación del biobutanol vía fermentación data de 1900, pero ha sido más caro que los derivados del petróleo y actualmente se produce a partir de insumos petroquímicos.

       b) Beneficios:

      – Se considera como una alternativa de combustible vehicular sostenible.

       c) Inconveniencias:

      – Una limitación es usar plantas de fermentación para producir biobutanol a partir de maíz, que es un alimento.

       4.2 Series pentano

       a) Definición:

      La serie pentano (SP) es una mezcla de líquidos del gas natural (pentano) con etanol y metil-tetrahidrofurano (MeTHF). Los combustibles SP son transparentes, incoloros y tienen un octanaje entre 83 y 93, y pueden mezclarse con gasolina en cualquier proporción.

       b) Beneficios:

      – Por su limitado uso, tendrían mayor valor como aditivo.

       4.3 Biometano

       a) Definición:

      El biometano se puede obtener a partir de la purificación del biogás (gas de pantano, gas de relleno de suelo, gas de digestión anaeróbica de materia orgánica) mediante un proceso de alta calidad de separación. Tiene un uso similar al del metano obtenido a partir del gas natural. Se puede quemar en una planta térmica para generar electricidad y energía térmica, además de accionar motores de combustión interna de vehículos automotores (como biometano vehicular). Puede ser considerado como un sustituto del gas natural seco comprimido.

      El biogás contiene en promedio de 50 a 80 % de metano y de 20 a 50 % de dióxido de carbono, además de hidrógeno, monóxido de carbón y nitrógeno en muy baja proporción. Comparativamente, contiene menor concentración que en el gas natural; en algunos países de Europa lo emplean en vehículos con motores a gas natural, en tanto que en Norteamérica se emplea en menor proporción.

      • Fuentes de biogás

      Los rellenos sanitarios presentan la mayor fuente de emisiones de metano relacionadas con actividad humana.

      La recuperación de biogás de las actividades de ganadería, puede ser viable por ratio beneficio/costo. El estiércol animal puede ser recogido para su procesamiento en un digestor anaeróbico. También se puede obtener biogás de actividades avícolas, porcinas y de lecherías con indicios de viabilidad económica.

      • Distribución

      La refinación del biogás producirá el biometano; para su distribución empleará una infraestructura muy similar al sistema de tuberías y estaciones, tal como se aplica a la distribución de gas natural. Las etapas de refinación comprenden absorción, adsorción, separación por membrana o separación criogénica, para aumentar la concentración de metano y reducir la del dióxido de carbono y de otros contaminantes.

       b) Beneficios:

      – Produce menos emisiones en comparación con el uso de la gasolina.

      – Evita el metano en la atmósfera, que tiene un efecto de gas invernadero veintiún veces mayor que el efecto del dióxido de carbono.

      – Incrementa la seguridad energética y es viable económicamente al reducir el costo del cumplimiento de la normatividad vigente respecto al gas de relleno sanitario.

      La producción de biogás mediante la digestión anaeróbica, reduce la masa y olores ofensivos de los rellenos sanitarios, requiriendo menor área de operación comparable al proceso de compostaje aeróbico. Al quemarse el biometano se produce dióxido de carbono, que puede ser capturado y licuado para su empleo como nutriente en cultivos de vegetales y de microalgas.

       4.4 Combustibles sintéticos para transporte

       a) Definición:

      Los combustibles sintéticos para transporte (CST) se producen mediante procesos de conversión, incluyendo los métodos Fischer-Tropsch (FT), a partir de materia prima carbonosa tal como biomasa, carbón mineral, gas natural. Los CST pueden obtenerse como gasolina, diésel, etanol y metanol.

      Los combustibles líquidos a partir de carbón mineral y gas natural (CLCGN) se obtienen principalmente por el proceso Fischer-Tropsch (FT), con la desventaja de originar la emisión de gas invernadero, pero que puede manejarse con la captura y secuestro del dióxido de carbono.

      También el carbón mineral puede convertirse directamente en combustible líquido por el proceso de hidrogenación, siguiendo el método Bergius (B), consistente en hidrogenar carbón mineral bajo alta temperatura y alta presión, produciendo hidrocarburos líquidos que pueden refinarse hasta obtener combustibles sintéticos.

      Proceso Fischer-Tropsch (FT): el proceso FT produce combustibles líquidos convirtiendo el gas de síntesis (mezcla de H₂ y CO), proveniente del reformado, con vapor de agua del carbón mineral o gas natural, obteniendo diésel que puede sustituir al diésel petrolero convencional, para accionar motores Diésel sin modificarlos.

      El proceso FT comprende tres etapas:

      1. Producción del gas de síntesis (gasificación de carbón o reformado de gas natural).

      2. Reacción de síntesis FT (la clave para este método es el catalizador, además de la alta temperatura y presión). Existe la posibilidad de reformar el biometano para obtener el gas de síntesis renovable.

      3. Gasificación de biomasa. Primero se realiza el calentamiento y oxidación parcial de biomasa para obtener el gas de síntesis, y de ahí se sigue la ruta FT. Luego, se realiza la pirólisis de biomasa, que es el tratamiento térmico sin presencia de oxígeno para producir hidrocarburos líquidos, y de ahí se pasa a la refinación.

      Los procesos de gasificación y pirólisis usan energía térmica y reacciones químicas para producir combustibles, productos químicos y generación de potencia.

      En general, se debe considerar el balance energético entre el consumo de energía para producir un combustible y el rendimiento térmico del combustible producido, para que sea viable tecnológicamente.

       b) Beneficios:

      – Compatibilidad de uso de los CST en