Aceites vegetales esterificados: biocombustibles

Aceites Vegetales Esterificados: Biocombustibles.

Obtención, ensayos reales y conclusiones.

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Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Agrícola.

“Cortijo de Cuarto”.

PRÓLOGO

En el presente trabajo de revisión bibliográfica se ha pretendido dar una perspectiva general de los biocombustibles. El principal motivo de la elección de dicho tema es el gran interés social y medioambiental que en los últimos años está suscitando al ir aumentando progresivamente la concienciación social acerca del cuidado y respeto por el medioambiente.

A lo largo del desarrollo del tema se tratarán de afrontar los puntos de mayor interés como son las materias primas, propiedades o la esterificación del aceite precursor del biocombustible. El objetivo final que se persigue es poder obtener una visión general del estado actual de desarrollo y perspectivas de futuro.

La documentación empleada para el desarrollo del tema ha sido obtenida íntegramente de revistas científicas debido a la escasa y dispersa información acerca de dicho tema. Con su empleo logramos también tener acceso a las últimas líneas de investigación y avances, lo que en caso de emplear otro tipo de documentación difícilmente lograríamos.

Córdoba, a 10 de diciembre de 1999.

ÍNDICE:

1-. INTRODUCCIÓN.

La crisis petrolera de la década de los setenta fue el desencadenante para la búsqueda de nuevas fuentes de energía que pudiesen sustituir, de manera parcial o total, la dependencia energética de los combustibles fósiles, tanto bajo su aspecto económico como de durabilidad en el tiempo.

El interés por los biocombustibles (o ésteres metílicos) para su uso en motores diesel ha crecido espectacularmente en los últimos años. Cuando hablamos de biocombustibles hacemos referencia a dos tipos de carburantes líquidos derivados de productos agrícolas:

• los bioaceites, procedentes de semillas oleaginosas.

• los bioalcoholes, procedentes de cultivos azucareros.

Los principales motivos del incremento de tal preocupación son la mayor concienciación por la problemática medioambiental y la conservación de los recursos naturales, la reducción de la dependencia de la importación de crudos y el aumento de ingresos en el medio rural. Todos estos motivos los podemos resumir en uno solo: “conseguir un equilibrio entre la agricultura, el desarrollo económico y tecnológico de las comarcas y el medio ambiente”.

Desde el punto de vista de la problemática medioambiental es un hecho claro la necesidad de reducir las emisiones a la atmósfera de los gases causantes del efecto invernadero, en más de la mitad de dióxido de carbono y una cuarta parte de CFCs, además de otros en menor cuantía y sin olvidar el gran problema provocado por la emisión de azufre; la lluvia ácida.

El biocombustible presenta, como principal ventaja, que su combustión libera a la atmósfera un CO2 que había sido fijado previamente por las plantas, con lo que no se incrementa el balance total atmosférico ni contribuye, por tanto, a la contaminación ni al efecto invernadero.

Por ello es de esperar que en un futuro no muy lejano puedan ser sustituidos algunos derivados del petróleo (si no todos) por estos combustibles, tras reducir su coste de producción, con el fin claro de evitar la movilización de los bancos de CO2 formados en otras épocas y transformados en petróleo y otros compuestos fósiles.

En el ámbito andaluz, en la Política Energética Andaluza, predomina la defensa del medio ambiente sobre cualquier otra consideración, teniendo en cuenta la garantía del suministro y la competitividad. Se desea fomentar la racionalidad del consumo y producir con el mayor rendimiento posible empleando al máximo las energías renovables. El objetivo básico es conseguir un sistema energético racional diversificado, controlado y respetuoso con el medio ambiente, para lo que hemos de reducir las emisiones de dióxido de azufre (en un 42%), las de óxido de nitrógeno y limitar el crecimiento del dióxido de carbono.

Por otro lado, la entrada en vigor de la reforma de la PAC obliga, bajo ciertas condiciones, a efectuar una importante retirada de tierras (conocido como set aside), las que sólo podrán ser cultivadas si se trata de cultivos no alimentarios, entre los que podemos incluir los biocombustibles.

Con la incorporación de los Países del Este (también conocidos como los PECOS) a la Unión Europea, aumentará la superficie de tierras cultivables y con ella la producción pasará a ser claramente excedentaria. Por todo ello, la implantación de cultivos energéticos paliaría por un lado la problemática del mundo rural ya que, al diversificar cultivos, eliminamos excedentes y no tendrían que producirse las migraciones hacia las ciudades. Y por otro lado el problema medioambiental, dado que el fin de estos cultivos es su uso como biocombustible con lo que se reducen los efectos contaminantes.

En relación con el problema del sector agrícola, la Agenda 2.000 apuesta por una adaptación del mismo a los nuevos cambios que se produzcan en la evolución de la política de los mercados y las reglas de los intercambios comerciales. Es obvio que están surgiendo, tanto dentro de las explotaciones como fuera de ellas, nuevas actividades y fuentes de ingresos; entre ellos la producción de materias primas renovables que puedan suponer una nueva oportunidad para la agricultura y contribuir a la creación de puestos de trabajo en las zonas rurales.

Según la Política Agrícola Común, la creación de rentas alternativas para los agricultores sigue siendo una de las principales metas para el futuro, a medida que van reduciéndose las posibilidades de empleo en la agricultura en sentido estricto. Es imperativo desarrollar las zonas rurales y fomentar su diversificación económica.

2-. MATERIAS PRIMAS PARA LA PRODUCCIÓN DEL BIODIESEL.

Existen varias materias primas que contienen los triglicéridos necesarios para obtener ésteres metílicos por transesterificación con metanos. Estas alternativas se representan en la siguiente tabla:

Las materias primas convencionales son los excedentes de producción de aceites tanto de semillas oleaginosas (girasol, colza, soja y coco) y de frutos oleaginosos (palma). En la siguiente figura se representan las producciones mundiales de las semillas citadas y del aceite de palma en 1995:

El aceite de colza y girasol son las materias primas utilizadas en Europa, el aceite de soja se utiliza en Estados Unidos, el de coco en Filipinas y el de palma en Malasia e Indonesia.

Estos aceites se diferencian, principalmente, en su contenido en ácidos grasos, tal y como se observa en la tabla:

Ácidos grasos Girasol Colza Soja Palma Coco

Caproico C6:0 - - - - 0.4-0.6

Caprílico C8:0 - - - - 5-10

Cáprico C10:0 - - - - 4.5-8

Laúrico C12:0 - - - <0.4 43-51

Mirístico C14:0 - - <0.5 0.5-2.5 16-21

Palmítico C16:0 3-10 2.5-6 7-14 41-47 7.5-10

Palmitoleico C16:1 <1 <0.6 <1.0 <0.6 -

Esteárico C18:0 1-10 0.8-2.5 3-5.5 3.5-6 2-4

Oleico C18:1 14-35 50-66 18-26 36-44 5-10

Linoleico C18:2 55-75 18-28 50-57 6.5-12 1-2.5

Linilénico C18:3 <0.3 6-14 5.5-10 <0.5 -

Araquídico C20:0 <1.5 0.1-1.2 <0.6 <1 -

Gadoleico C20:1 <0.5 0.1-4.3 <1 - -

Como anteriormente hemos visto, además de los aceites vegetales y los aceites usados, las grasas animales, y más concretamente el sebo de vaca, pueden utilizarse como materia prima de la transesterificación para obtener biodiesel. El sebo tiene diferentes grados de calidad respecto a su utilización en la alimentación, siendo los de peor calidad los más adecuados, desde un punto de vista económico, para la producción de biodiesel. Además, tras la aparición de la enfermedad de las “vacas locas” en el Reino Unido, en 1996, se introdujo un nuevo grado de calidad, que comprende el sebo obtenido de las partes del animal con mayor riesgo de transmitir esta enfermedad, cerebro y espina dorsal, principalmente. De estas partes, se puede obtener un 10% de sebo, que podría utilizarse en la producción del biodiesel.

3-. INFLUENCIA DE LA COMPOSICIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS EN SU COMPORTAMIENTO COMO BIOCOMBUSTIBLES.

La composición de los ácidos grasos resulta interesante cuando el aceite está destinado a ser usado como biocombustible ya que influye sobre el poder calorífico y la viscosidad de éste. Según Goering (1981), el poder calorífico aumenta al incrementarse la longitud de la cadena y disminuir el número de dobles enlaces (sería éste el caso de Brassica carinata), mientras que la viscosidad aumenta al crecer la longitud de la cadena y el número de enlaces múltiples (Auld, 1982).

Constituye, por tanto, un factor difícil de evaluar ya que, por una parte, Brassica carinata presenta longitudes de cadena mayores, efecto desfavorable en lo que a viscosidad se refiere, frente a Brassica napus con predominio de ácido oleico.

Se ha observado además, que las proporciones altas de ácidos grasos insaturados mejoran la operatividad del biodiesel a bajas temperaturas, pero disminuye la estabilidad a la oxidación, que se traduce en un índice de yodo elevado.

Por este motivo, también se está considerando la utilización de aceites modificados genéticamente, como el aceite de girasol de alto oleico, aunque el principal problema de estos es su elevado coste de producción, por lo que actualmente están siendo evaluados otros tipos de aceites.

4-. CULTIVOS ENERGÉTICOS: Brassica carinata y Cynara cardunculus.

• Brassica carinata.

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