Etanol
El compuesto quÃmico etanol, o alcohol etÃlico, es un alcohol que se presenta como un lÃquido incoloro e inflamable con un punto de ebullición de 78 °C. Al mezclarse con agua en cualquier proporción, da una mezcla azeotrópica con un contenido de aproximadamente el 96 % de etanol.
Su fórmula quÃmica es CH3-CH2--OH, principal producto de las bebidas alcohólicas.
SÃntesis
El alcohol es un lÃquido incoloro y volátil que está presente en diversas bebidas fermentadas. Desde la antigüedad se obtenÃa el etanol por fermentación anaeróbica de una disolución con contenido en azúcares con levadura y posterior destilación.
Dependiendo del género de Bebida alcohólica que lo contenga, el alcohol aparece acompañado de distintos elementos quÃmicos que lo dotan de color, sabor, olor, entre otras caracterÃsticas.
Destilación
Para obtener etanol libre de agua se aplica la destilación azeotrópica en una mezcla con benceno o ciclohexano. De estas mezclas se destila a temperaturas más bajas el azeótropo, formado por el disolvente auxiliar con el agua, mientras que el etanol se queda retenido. Otro método de purificación muy utilizado actualmente es la adsorción fÃsica mediante tamices moleculares.
A escala de laboratorio también se pueden utilizar desecantes como el magnesio, que reacciona con el agua formando hidrógeno y óxido de magnesio.
Formas de adulteración
El contenido de alcohol etÃlico en una bebida que no se haya sometido a controles de calidad y sanidad, puede estar diluido o rebajado con metanol, un alcohol derivado de la madera que al metabolizarse ocasiona ceguera permanente. Ejemplo de ello es la bebida alcohólica ilegal conocida como Pájaro verde, que es preparada en el ambiente carcelario.
Aplicación
Además de usarse con fines culinarios (Bebida alcohólica), el etanol se utiliza ampliamente en muchos sectores industriales. Es un buen disolvente, puede utilizarse como anticongelante.
Se emplea como combustible industrial y doméstico (véase etanol (combustible)). En el uso doméstico, se emplea el alcohol de quemar. Ãste además contiene compuestos como la piridina o el metanol, que impiden su uso como alimento, ya que el alcohol para consumo suele llevar impuestos especiales. En algunos paÃses, en vez de etanol se utiliza metanol como alcohol de quemar.
En Brasil se añade etanol a la gasolina para bajar la importación de petróleo, dando lugar a la alconafta. Este paÃs es uno de los principales productores (con 14 mil millones de litros anuales), con esto reducen un 40 % de sus importaciones de crudo. Esta última aplicación se extiende también cada vez más en otros paÃses para cumplir con el protocolo de Kyoto. Estudios del Departamento de EnergÃa de USA dicen que el uso en automóviles reduce la producción de gases de invernadero en un 85%.
La industria quÃmica lo utiliza como compuesto de partida en la sÃntesis de diversos productos, como el acetato de etilo (un disolvente para pegamentos, pinturas, etc.), el éter dietÃlico, etc. También se aprovechan sus propiedades desinfectantes.
ToxicologÃa
El etanol puede afectar al sistema nervioso central, provocando estados de euforia, desinhibición, mareos, somnolencia, confusión , alucinaciones (como lo sean ver doble o que todo se mueve de forma espontánea). Al mismo tiempo, baja los reflejos. Con concentraciones más altas ralentiza los movimientos, impide la coordinación correcta de los miembros, pérdida temporal de la visión, etc. En ciertos casos se produce un incremento en la irritabilidad del sujeto intoxicado como también en la agresividad; en otra cierta cantidad de individuos se ve afectada la zona que controla los impulsos, volviéndose impulsivamente descontrolados y frenéticos. Finalmente, conduce al coma y puede provocar la muerte.
La resistencia al alcohol parece aumentar en las personas adultas, de mayor peso y de menor altura, mientras que los niños son especialmente vulnerables. Se han comunicado casos de bebés que murieron por intoxicación debida a la inhalación de vapores de etanol tras haberles aplicado trapos impregnados de alcohol. La ingesta en niños puede conducir a un retardo mental agravado o a un subdesarrollo fÃsico y mental. También se han realizado estudios que demuestras que si las madres ingerÃan alcohol durante el embarazo, sus hijos podÃan ser más propensos a tener malformaciones o retardos.
También es un desinfectante. Su mayor potencial bactericida se obtiene a una concentración de aproximadamente el 70 %.
Analitica
Un método de determinación de la concentración aproximada de etanol en la sangre aprovecha el hecho de que en los pulmones se forma un equilibrio que relaciona esta concentración con la concentración de vapor de etanol en el aire expirado. Este aire se hace pasar por un tubo donde se halla gel de silicio impregnado con una mezcla de dicromato y de ácido sulfúrico. El dicromato, de color rojo anaranjado, oxida el etanol a acetaldehÃdo y es reducido, a su vez, a cromo (III), de color verde. La longitud de la zona que ha cambiado de color indica la cantidad de etanol presente en el aire si se hace pasar un determiando volumen por el tubo.
ETANOL (COMBUSTIBLE)
El etanol puede utilizarse como combustible para automóviles solo, y también puede mezclarse con gasolina en cantidades variables para reducir el consumo de derivados del petróleo. El combustible resultante se conoce como gasohol (en algunos paÃses, "alconafta"). Dos mezclas comunes son E10 y E85, que contienen el etanol al 10% y al 85%, respectivamente.
El etanol también se utiliza cada vez más como añadido para oxigenar la gasolina estándar, como reemplazo para el metil tert-butil éter. Este último es responsable de una considerable contaminación del suelo y del agua subterránea. El etanol también puede utilizarse como combustible en las celdas de combustible.
El etanol que proviene de los campos de cosechas (bioetanol) se perfila como un recurso energético potencialmente sostenible que puede ofrecer ventajas medioambientales y económicas a largo plazo en contraposición a los combustibles fósiles. Se obtiene fácilmente del azúcar o del almidón en cosechas de maÃz y caña de azúcar, por ejemplo. Sin embargo, los actuales métodos de producción de bio-etanol utilizan una cantidad significativa de energÃa comparada al valor de la energÃa del combustible producido. Por esta razón, no es factible sustituir enteramente el consumo actual de combustibles fósiles por bio-etanol.
Etanol como Combustible
Contrariamente a lo que suele creerse, en la combustión el etanol produce más gases de efecto invernadero que la gasolina. Por cada gigajulio (GJ) obtenido del etanol puro al arder, produce 71,35 kg de dióxido de carbono. Si se considera la gasolina como octano puro, la producción serÃa de 67,05 kilogramos por gigajulio (GJ): a igualdad de energÃa producida en la combustión, el etanol produce un 6% más de dióxido de carbono que la gasolina, lo cual puede poner en duda la idea de que es más ecológico.
Para buscar una ventaja ambiental en este combustible, habrÃa que recurrir al dióxido de la atmósfera absorbido durante el crecimiento de la planta que produce el etanol (que no se volverÃa a emitir si no se quemara), asà como en los procesos de transformación que sufren las materias primas antes de ser un combustible utilizable, o también demostrando que los motores que utilicen etanol tengan un rendimiento mayor que los de gasolina (por lo dicho, bastarÃa que fuesen un 6% más eficientes).
Sin entrar en cifras, a menudo muy discutidas (ver más abajo: Balance de energÃa), desde un punto de vista a largo plazo no se debe despreciar el hecho de que sea un combustible renovable, y por lo tanto inagotable, al contrario que el petróleo. Este punto de vista resulta quizá un poco superficial, puesto que habÃa que calcular la cantidad de tierras que habrÃa que labrar para conseguir suplir las inmensas cantidades de combustible que requiere, y requerirá, la actividad humana.
Fuentes y Proceso de Fabricación
Fermentación
Desde la antigüedad se obtiene el etanol por fermentación anaeróbica de azúcares con levadura en solución acuosa y posterior destilación. La aplicación principal tradicional ha sido la producción de bebidas alcohólicas.
Hoy en dÃa se utilizan tres tipos de materias primas para la producción a gran escala de etanol de origen biológico (bioetanol):
• Sustancias con alto contenido de sacarosa
o caña de azúcar
o remolacha
o melazas
o sorgo dulce
• Sustancias con alto contenido de almidón
o maÃz
o patata
o yuca
• Sustancias con alto contenido de celulosa
o madera
o residuos agrÃcolas
El proceso a partir de almidón es más complejo que a partir de sacarosa porque el almidón debe ser hidrolizado previamente para convertirlos en azúcares. Para ello se mezcla el vegetal triturado con agua y con una enzima (o en su lugar con ácido) y se calienta la papilla obtenida a 120 - 150ºC. Luego se cuela la masa, en un proceso llamado escarificación, y se envÃa a los reactores de fermentación.
A partir de celulosa es aun más complejo porque primero hay que pre-tratar la materia vegetal para que la celulosa pueda ser luego atacada por las enzimas hidrolizantes. El pre-tratamiento puede consistir en una combinación de trituración, pirólisis y ataque con ácidos y otras sustancias. Esto es uno de los factores que explican por qué los rendimientos en etanol son altos para la caña de azúcar, mediocres para el maÃz y bajos para la madera.
La fermentación de los azúcares es llevada a cabo por microorganismos (levaduras o bacterias) y produce etanol asà como grandes cantidades de CO2. Además produce otros compuestos oxigenados indeseables como el metanol, alcoholes superiores, ácidos y aldehÃdos. TÃpicamente la fermentación requiere unas 48 horas.
En la actualidad tres paÃses han desarrollado programas significativos para la fabricación de bioetanol como combustible: Estados Unidos (a partir de maÃz), Brasil y Colombia (ambos a partir de caña de azúcar). El etanol se puede producir a partir de varios otrostipos de cultivos, como remolachas, zahÃna, mijo perenne, cebada, cáñamo, kenaf, patatas, mandioca y girasol. También puede extraerse de múltiples tipos de celulosa "no útil". Esta producción a gran escala de alcohol agrÃcola para utilizarlo como combustible requiere importantes cantidades de tierra cultivable con agua y suelos fértiles.
En cambio es menos atractiva para las regiones con alta densidad de población e industrializadas como Europa occidental, o para las regiones que al roturar nuevas tierras para labranza disminuyen las dedicadas a recursos naturales importantes como las selvas lluviosas. Se pueden obtener cantidades más reducidas de alcohol combustible de los tallos, de elementos reciclados, de la paja, de las mazorcas de maÃz, y de productos sobrantes de las granjas que ahora se utilizan para hacer piensos, fertilizantes, o que se utilizan como combustibles de plantas de energÃa eléctrica. De hecho, EEUU podrÃa conseguir todo el etanol que necesita usando una mezcla de, por ejemplo, los tallos (parte no aprovechada) del maÃz y de la planta de maÃz, sin roturar más tierras de labrantÃo (sin embargo habrÃa que cultivar más tierra para substituir las partes de la planta, usadas por muchos granjeros como fuente barata, confiable y limpia de piensos o fertilizantes).
Purificación
El método más antiguo para separar el etanol del agua es la destilación simple, pero la pureza está limitada a un 95-96% debido a la formación de un azeótropo de agua-etanol de bajo punto de ebullición. En el transcurso de la destilación hay que desechar la primera fracción que contiene principalmente metanol, formado en reacciones secundarias. Aún hoy, éste es el único método admitido para obtener etanol para el consumo humano.
Para poder utilizar el etanol como combustible mezclándolo con gasolina, hay que eliminar el agua hasta alcanzar una pureza del 99,5 al 99,9%. El valor exacto depende de la temperatura, que determina cuándo ocurre la separación entre las fases agua e hidrocarburos.
Para obtener etanol libre de agua se aplica la destilación aceotrópica en una mezcla con benceno o ciclohexano. De estas mezclas se destila a temperaturas más bajas el aceótropo, formado por el disolvente auxiliar con el agua, mientras que el etanol se queda retenido. Otro método de purificación muy utilizado actualmente es la adsorción fÃsica mediante tamices moleculares.
A escala de laboratorio también se pueden utilizar desecantes como el magnesio, que reacciona con el agua formando hidrógeno y óxido de magnesio.
SÃntesis QuÃmica
El etanol para uso industrial se suele sintetizar mediante hidratación catalÃtica del etileno con ácido sulfúrico como catalizador. El etileno suele provenir del etano (un componente del gas natural) o de nafta (un derivado del petróleo). Tras la sÃntesis se obtiene una mezcla de etanol y agua que posteriormente hay que purificar mediante alguno de los procesos descritos más arriba.
Según algunas fuentes, este proceso es más barato que la fermentación tradicional pero en la actualidad representa sólo un 5% de la capacidad mundial de producción de etanol.
Mezclas de combustibles con etanol
Generalmente, cuanto mayor es el contenido de etanol en una mezcla de gasohol, más baja es su conveniencia para los motores corrientes de automóvil. El etanol puro reacciona o se disuelve con ciertos materiales de goma y plásticos y no debe utilizarse en motores sin modificar. Además, el etanol puro tiene un octanaje mucho más alto (116 AKI, 129 RON) que la gasolina común (86/87 AKI, 91/92 RON), requiriendo por tanto cambiar el cociente de compresión o la sincronización de la chispa para obtener el rendimiento máximo. Cambiar un coche que utilice gasolina pura como combustible a un coche que utilice etanol puro como combustible, necesita carburadores y cabales más grandes (un aumento de área de cerca del 30-40%). (El metanol requiere un aumento uniforme más grande de área, aproximadamente 50% más grande.) los motores de etanol también necesitan un sistema de arranque en frÃo para asegurar la suficiente vaporización con temperaturas por debajo de °C 13 (°F 55) para maximizar la combustión y reducir al mÃnimo la no combustión de etanol no vaporizado. Sin embargo, una mezcla de gasolinas con un 10 a un 30% de etanol, no necesita en general ninguna modificación del motor. La mayorÃa de coches modernos pueden funcionar con estas mezclas sin ningún problema.
El gasohol E10, la variante más común, se ha introducido por toda Dinamarca, y en 1989, Brasil produjo 12 mil millones litros de etanol para combustible a partir de la caña de azúcar, que fue utilizado para mover 9.2 millones de coches. También suele estar disponible en el medio-Oeste de Estados Unidos y es el único tipo de gasolina que puede ser vendida en el estado de Minnesota. Las mezclas similares incluyen el E5 y el E7. Estas concentraciones son generalmente seguras para los últimos motores de automóvil, sin modificar, y algunas regiones y municipios asignan por mandato los lÃmites en la cantidad de etanol en los combustibles vendidos. Un método para medir la cantidad de combustibles alternativos en EE.UU. es mediante “galones equivalentes de gasolina” (GEG), en España se suelen utilizar las toneladas equivalentes de petróleo(tep). En 2002, EE.UU. utilizaron como combustible una cantidad de etanol igual a 137 petajulios (PJ), la energÃa de 1,13 mil millones galones de EE.UU. (ó 4.280.000 m³) de gasolina, lo que represeenta menos del 1% del total de combustible usado ese año.
El término "E85" se utiliza para la mezcla de un 15% de gasolina (por volumen) y de un 85% de etanol. Esta mezcla tiene un octanaje de cerca del 105. Lo cual es sensiblemente más bajo que el etanol puro, pero mucho mayor que el de la gasolina normal. La adición de una pequeña cantidad de gasolina ayuda a un motor convencional a arrancar al estar el motor (y el combustible) frÃo. El E85 no contiene siempre exactamente un 85% de etanol. En invierno, especialmente en climas más frÃos (se entiende que más frÃos que España, Colombia, Brasil, etc.), se agrega una mayor proporción de gasolina (para facilitar el arranque en frÃo). Normalmente el E85 ha tenido un costo similar a la gasolina, pero con las grandes subidas del precio del petróleo de 2005 ha llegado a ser común ver E85 vendido hasta $ 0.18 menos por litro que la gasolina, haciéndolo altamente atractivo al pequeño pero creciente número de usuarios con coches capaces de quemarlo.
Desde que apareció el modelo de 1999, va en aumento el número de vehÃculos en el mundo que se fabrican con motores que pueden funcionar con cualquier gasolina a partir del etanol de la 0% hasta el etanol del 85% sin modificación. Muchos coches comerciales ligeros (una clase que contiene monovolúmenes, todoterrenos y furgonetas) se diseñan como vehÃculos flexibles para utilizar varias combinaciones de combustible, pues pueden detectar automáticamente el tipo de combustible y cambiar el comportamiento del motor, principalmente la sincronización de la ignición y la relación de compresión para compensar los diversos octanajes del combustible en los cilindros del motor.
Producción y uso
Etanol como combustible en Colombia
El programa para etanol como combustible de Colombia comenzó en 2002 año en que el gobierno aprobó una ley que obligaba al enriquecimiento en oxÃgeno de la gasolina. Esto se hizo inicialmente para reducir las emisiones de monóxido de carbono de los coches. Regulaciones más recientes eximieron al etanol elaborado a partir de biomasa de algunos impuestos que gravan la gasolina, haciendo asà más barato el etanol que la gasolina. Esta tendencia se vio reforzada cuando los precios del petróleo subieron a principios de 2004 y con él el interés en combustibles renovables (al menos para los coches). En Colombia el precio de la gasolina y del etanol es controlado por el gobierno. Complementariamente a este programa para el etanol existe un programa para el biodiesel para oxigenar combustible diésel y para producir un combustible renovable a partir del aceite vegetal.
Al principio todo el interés en la producción del etanol venÃa de la industria de azúcar existente, ya que es relativamente fácil añadir un módulo para desarrollar etanol al final de una fabrica de azúcar y las necesidades energéticas son similares a las que se necesitarÃan para producir el azúcar. El gobierno alienta a convertir gradualmente las fuentes de combustible de los coches a una mezcla del 10 por ciento de etanol y de 90 por ciento de gasolina. Las plantas del etanol están siendo incentivadas por tratos fiscales. Ha habido interés en plantas de etanol de yuca (mandioca) y de nuevas plantaciones de la caña de azúcar, pero aún no se ha conseguido producir carbohidratos a bajo precio.
La primera planta de etanol (para usarlo como combustible) en Colombia comenzó a producir en octubre de 2005, con la salida de 300.000 litros al dÃa en Cauca. Hasta marzo de 2006 cinco plantas, todas en el valle del RÃo Cauca (departamentos de Valle, Cauca y Risaralda), están operativas con una capacidad combinada de 1.050.000 litros por dÃa o de 357 millones de litros por año. En el Valle del Cauca el azúcar se cosecha durante todo el año y las destilerÃas nuevas tienen una disponibilidad muy alta. La inversión total en estas plantas es $100 millones. Eventualmente, Colombia espera tener una capacidad de 2.500.000 litros por el dÃa, que es el la cantidad necessaria para agregar el 10% de etanol a la gasolina. El etanol producido se utiliza actualmente en las principales ciudades cerca del Valle del Cauca, tal como Cali y Pereira, como tambien en la capital, Bogotá. No hay suficiente producción para el resto del paÃs.
Etanol como combustible en Brasil
En 2006, Brasil es el mayor productor y consumidor de etanol como combustible del mundo. Desde los años 1980, Brasil ha desarrollado una extensa industria doméstica del etanol como combustible a partir de la producción y la refinación de la caña de azúcar. Brasil produce aproximadamente 15 millones de m³ de etanol por año. Las fábricas del etanol en el Brasil mantienen un balance energético positivo (del +34%) al quemar la parte que no produce azúcar de la caña. Desde 2003, muchos automóviles han incorporado la tecnologÃa de motor flexible, que permite mezclar etanol y gasolina en el tanque y poder funcionar con cualquier mezcla de ambos.
Etanol como combustible en EE.UU.
Una crÃtica del uso del etanol en los Estados Unidos es su disponibilidad. Apenas 600 gasolineras, de un total de 200.000, tienen surtidores E85. Para solucionarlo habrÃa que seguir una estrategia amplia para la adopción de surtidores, la disponibilidad serÃa entonces satisfactoria. Otro aspecto de su disponibilidad es que está actualmente solamente disponible en el medio oeste (relativamente poco poblado), donde se refina el etanol. A fecha de 27 de abril de 2006, en EEUU hay una capacidad productiva de 4485.9 millones de galones (unos 17 millones de m³) al año y se construye para aumentarla en 2229.5 millones de galones por año más (unos 8,4 millones de m³).
Etanol como combustible en Europa
El continente europeo ha sido tradicionalmente más proclibe a los coches pequeños y eficientes, todo lo contrario que los EE.UU. donde los coches son de mayor cilindrada y el consumo de petróleo no ha importado lo más mÃnimo hasta hace bien poco. Esta tendencia de los europeos no se ha visto reflejada sin embargo a la hora del desarrollo de nuevos combustibles como el etanol, con unas posibilidades interesantes, y más en una región como Europa: con mucha superficie agrÃcola (y por lo tanto desechos aprovechables) y una escasa disponibilidad de petróleo. Esto está cambiando en los ultimos años, ya que las empresas de automóviles europeas comienzan a desarrollar nuevos modelos optimizados para el mejor aprovechamiento del combustible vegetal en cuestión. Como ejemplo de esto tenemos el motor BioPower desarrollado por la empresa sueca de automóviles Saab. En cuanto a la producción de bioetanol en Europa, España es el paÃs con mayor producción con alrededor del 30% de los más de 900 millones de litros de capacidad instalada en 2005.
Etanol e hidrógeno
El hidrógeno se está analizando como combustible alternativo, creando la economÃa del hidrógeno. Dado que el hidrógeno en su estado gaseoso ocupa un volumen muy grande comparado a otros combustibles, la logÃstica se convierte en un difÃcil problema. Una posible solución es utilizar el etanol para transportar el hidrógeno (en la molécula de etanol), para después liberar el hidrógeno del carbono asociado en un reformador de hidrógeno y asà alimentar una celda de combustible con el hidrógeno liberado. Alternativamente, algunas celdas de combustible (Direct Ethanol Fuel Cell DEFC) se pueden alimentar directamente con etanol o metanol. A fecha de 2005, las células de combustible pueden procesar el metanol más eficientemente que el etanol.
A principios de 2004, los investigadores de la universidad de Minnesota anunciaron la invención de un reactor simple de etanol, con el que se alimentaria, y a través de un apilado de catalizadores, emitirÃa en la salida hidrógeno que podrÃa ser utilizado en las celdas de combustible. El dispositivo utiliza un catalizador del rodio-cerio para la reacción inicial, lo cual ocurre a una temperatura de cerca de 700 °C. Esta reacción inicial mezcla el etanol, el vapor de agua, y el oxÃgeno y produce considerables cantidades de hidrógeno. Desafortunadamente, también da lugar a la formación de monóxido de carbono, una sustancia que obstruye la mayorÃa de las células de combustible y se debe pasar a través de otro catalizador en el que se convertirá en dióxido de carbono. (El monóxido de carbono inodoro, descolorido, e insÃpido también representa un peligro tóxico significativo si se escapa a través de la celda de combustible en el extractor, o si escapa en los conductos entre las secciones catalÃticas se escapan.) los últimos productos del dispositivo son gas de hidrógeno, casi 50%, y nitrógeno, 30%, con el 20% restante que es sobre todo dióxido de carbono. El nitrógeno y el dióxido de carbono son bastante inertes cuando la mezcla se bombea en una célula de combustible apropiada. El dióxido de carbono se lanza nuevamente dentro de la atmósfera, donde puede ser reabsorbido por la planta de la que se extrae el etanol cerrando asà el ciclo. No se lanza nada de dióxido de carbono neto, aunque se podrÃa discutir que mientras está en la atmósfera, actúa como gas invernadero.
Balance de energÃa
Para que el etanol contribuya perceptiblemente a las necesidades de combustible para el transporte, necesitarÃa tener un balance energético neto positivo. Para evaluar la energÃa neta del etanol hay que considerar cuatro variables: la cantidad de energÃa contenida en el producto final del etanol, la cantidad de energÃa consumida directamente para hacer el etanol (tal como el diesel usado en tractores), la calidad del etanol que resultaba comparado a la calidad de la gasolina refinada y la energÃa consumida indirectamente (para hacer la planta de proceso de etanol, etc). Aunque es un asunto que crea discusión, algunas investigaciones que hagan caso de la calidad de la energÃa sugieren que el proceso toma tanta o más energÃa combustible fósil (en las formas de gas diesel, natural y de carbón) para crear una cantidad equivalente de energÃa bajo la forma de etanol. Es decir la energÃa necesitada para funcionar los tractores, para producir el fertilizante, para procesar el etanol, y la energÃa asociada al desgaste y al rasgón en todo el equipo usado en el proceso (conocido como amortización del activo por los economistas) puede ser mayor que la energÃa derivada del etanol al quemarse. Se suelen citar dos defectos de esta argumentación como respuesta: (1) no se hace caso la calidad de la energÃa, cuyos efectos económicos son importantes. Los efectos económicos principales de la comparación de la calidad de la energÃa son los costes de la limpieza de contaminación del suelo que provienen derrames de gasolina al ambiente y costes médicos de la contaminación atmosférica resultado de la refinación y de la gasolina quemada. y (2) la inclusión del desarrollo de las plantas del etanol inculca un prejuicio contra ese producto basado estrictamente sobre la pre-existencia de la capacidad de refinación de la gasolina. La decisión última se deberÃa fundar sobre razonamientos económicos y sociales a largo plazo. El primer argumento, sin embargo, sigue debatiéndose. No tiene sentido quemar 1 litro de etanol si requiere quemar 2 litros de gasolina (o incluso de etanol) para crear ese litro.
La mayor parte de la discusión cientÃfica actual en lo que al etanol se refiere gira actualmente alrededor de las aplicaciones en las fronteras del sistema. Esto se refiere a lo completo que pueda ser el esquema de entradas y salidas de energÃa. Se discute si se deben incluir temas como la energÃa requerida para alimentar a la gente que cuida y procesa el maÃz, para levantar y reparar las cercas de la granja, incluso la cantidad de energÃa que consume un tractor. Además, no hay acuerdo en qué clase de valor dar para el resto del maÃz (como el tallo por ejemplo), lo que se conoce comúnmente como coproducto. Algunos estudios propugnan que es mejor dejarlo en el campo para proteger el suelo contra la erosión y para agregar materia orgánica. Mientras que otros queman el coproducto para accionar la planta del etanol, pero no evitan la erosión del suelo que resulta (lo cual requerirÃa más energÃa en forma de fertilizante). Dependiendo del estudio, la energÃa neta varÃa de 0,7 a 1,5 unidades de etanol por unidad de energÃa de combustible fósil consumida. En comparación si el combustible fósil utilizado para extraer etanol se hubiese utilizado para extraer petróleo y gas se hubiesen llenado 15 unidades de gasolina, que es un orden de magnitud mayor.
La extracción no es igual que la producción. Cada litro de petróleo extraÃdo es un litro de petróleo agotado. Para comparar el balance energético de la producción de la gasolina a la producción de etanol, debe calcularse también la energÃa requerida para producir el petróleo de la atmósfera y para meterlo nuevamente dentro de la tierra, un proceso que harÃa que la eficiencia de la producción de la gasolina fuese fraccionaria comparada a la del etanol. Se calcula que se necesita un balance energético de 200 %, o 2 unidades de etanol por unidad de combustible fósil invertida, antes de que la producción en masa del etanol llegue a ser económicamente factible.
Efectos ambientales
Contaminación del aire
Comparado con la gasolina sin plomo convencional, el etanol es una fuente de combustible que arde formando dióxido de carbono y agua, como la gasolina. Para cumplir la normativa de emisiones se requiere la adición de oxigeno para reducir emisiones del monóxido de carbono. El aditivo metil tert-butil éter actualmente se está eliminado debido a la contaminación del agua subterránea, por lo tanto el etanol se convierte en un atractivo aditivo alternativo. Como aditivo de la gasolina, el etanol al ser más volátil, se lleva consigo gasolina, lanzando asà más compuestos orgánicos volátiles (VOCs Volatil Organic Compounds).
El uso de etanol puro en lugar de gasolina en un vehÃculo aumenta las emisiones totales del dióxido de carbono, por cada kilómetro, en un 6%. Si de algún modo se reduce la emisión total, pudiera deberse al proceso agrÃcola que se necesita para crear el biofuel que produce ciertas emisiones del CO.
Considerando el potencial del etanol para reducir la contaminación, es igualmente importante considerar el potencial de contaminación del medio ambiente que provenga de la fabricación del etanol. En 2002, la supervisión de las plantas del etanol reveló que lanzaron VOCs en una tasa mucho más alta que la que se habÃa divulgado anteriormente. Se producen VOCs cuando el puré fermentado de maÃz se seca para venderlo como suplemento para la alimentación del ganado. Se pueden unir a las plantas oxidantes termales u oxidantes catalÃticos para consumir los gases peligrosos.
Efectos del etanol en la agricultura
Los ecologistas han hecho algunas objeciones a muchas prácticas agrÃcolas modernas, incluyendo algunas prácticas útiles para hacer el bioetanol más competitivo.
Recurso renovable
El etanol puede convertirse en una opción interesante a medida que la humanidad se acerque al fin de otras fuentes como el petróleo o el gas natural.
De todas formas para que pueda considerárselo un recurso realmente renovable el balance energético debe ser positivo. Es importante que en los debates aún abiertos las versiones pesimistas advierten del uso de pesticidas y fertilizantes. De todas formas la cantidad de pesticidas utilizados varÃa mucho de si el maÃz va dirigido a las personas o a los motores, ya que es en la primera opción en el que se hace un uso más intenso de los pesticidas.
Plomo
En el pasado, cuando los granjeros destilaban su propio etanol, utilizaban a veces los radiadores como parte del alambique. Los radiadores contenÃan a menudo plomo, que contaminaba el etanol. El plomo pasaba al aire al quemarse el combustible contaminado, generando problemas de salud (saturnismo). Sin embargo ésta era una fuente de plomo menos importante que el tetraetilo de plomo que se empleaba como aditivo corriente de la gasolina, como antidetonante (hoy prohibido en la mayorÃa de los paÃses). Hoy dÃa, el etanol para uso como combustible se produce casi exclusivamente en plantas construidas ad-hoc, evitando asà cualquier remanente de plomo.
EconomÃa
Dependencia del petróleo
Casi cualquier paÃs con suficiente terreno puede producir etanol para su uso como combustible. A diferencia del petróleo, que debe ser extraÃdo de unos yacimientos no existentes en todas las regiones.
El etanol es pues una alternativa interesante, que puede incluso ayudar a mitigar las tensiones internacionales derivadas de la dependecia y adicción de algunos paÃses por el petróleo. Aunque en realidad todo esto depende del balance energético (no del económico), ya que el cultivo y procesado de biocombustibles se realiza actualmente con petróleo por el uso de agroquÃmicos y maquinaria, por lo que en el mejor de los casos el proceso equivale a un pequeño aumento del rendimiento energético del petróleo si el balance energético es positivo; pero en caso de incluir el ciclo de vida completo, incorporando por ejemplo la energÃa necesaria para producir y reparar la maquinaria agrÃcola y la usada en el proceso de destilación y fermentación, entonces hace aparición el balance negativo, es decir, consume más energÃa fósil que la renovable que produce.
Notas
• El estudio del etanol como combustible es un tema muy actual y en debate. Es muy posible que en plazos de tiempo no demasiado largos el balance energético mejore, o el uso de etanol se extienda creándose economÃas de escala que pueden no sólo abaratar costes sino también mejorar el balance.
• Algunos datos aparecidos en el artÃculo dependen del estudio del que provienen y de las hipótesis del que parta éste.
2007-03-08 15:18:58
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answer #3
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answered by fabian l 2
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