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Cómo se puede utilizar el biobutanol como combustible de motor

Cómo se puede utilizar el biobutanol como combustible de motor

El biobutanol es alcohol de cuatro carbonos derivado de la fermentación de biomasa. Cuando se produce a partir de materias primas a base de petróleo, comúnmente se llama butanol. El biobutanol pertenece a la misma familia que otros alcoholes comúnmente conocidos, a saber, metanol de un solo carbono, y el etanol de alcohol de dos carbonos más conocido. La importancia del número de átomos de carbono en cualquier molécula de alcohol está directamente relacionada con el contenido de energía de esa molécula en particular. Cuantos más átomos de carbono estén presentes, especialmente en las largas cadenas de enlace carbono-carbono, más densa será la energía del alcohol.

Los avances en los métodos de procesamiento de biobutanol, a saber, el descubrimiento y el desarrollo de microorganismos genéticamente modificados, han sentado las bases para que el biobutanol supere al etanol como combustible renovable. Una vez considerado como utilizable solo como solvente industrial y materia prima química, el biobutanol muestra una gran promesa como combustible de motor debido a su densidad de energía favorable, y devuelve una mejor economía de combustible y se considera un combustible de motor superior (en comparación con el etanol).

Producción de biobutanol

El biobutanol se deriva principalmente de la fermentación de los azúcares en materias primas orgánicas (biomasa). Históricamente, hasta mediados de los años 50, el biobutanol se fermentaba a partir de azúcares simples en un proceso que producía acetona y etanol, además del componente de butanol. El proceso se conoce como ABE (Acetone Butanol Ethanol) y ha utilizado microbios poco sofisticados (y no particularmente abundantes) como Clostridium acetobutylicum. El problema con este tipo de microbio es que está envenenado por el mismo butanol que produce una vez que la concentración de alcohol supera el 2 por ciento aproximadamente. Este problema de procesamiento causado por la debilidad inherente de los microbios de grado genérico, más el petróleo barato y abundante (en ese momento) dio paso al método más simple y más barato de destilación del petróleo para refinar el butanol.

Dios mío, cómo cambian los tiempos. En los últimos años, con los precios del petróleo subiendo constantemente y los suministros mundiales cada vez más estrictos, los científicos han revisado la fermentación de azúcares para la fabricación de biobutanol. Los investigadores han logrado grandes avances en la creación de "microbios de diseño" que pueden tolerar concentraciones más altas de butanol sin ser eliminados.

La capacidad de resistir ambientes de alcohol de alta concentración, además del metabolismo superior de estas bacterias genéticamente mejoradas las ha fortalecido con la resistencia necesaria para degradar las fibras celulósicas resistentes de las materias primas de biomasa, como las maderas pulposas y el pasto de pasto. La puerta se ha abierto de golpe y la realidad del costo competitivo, si no más barato, del combustible de motor de alcohol renovable está sobre nosotros.

Ventajas

Por lo tanto, a pesar de toda esta química sofisticada e investigación intensa, el biobutanol tiene muchas ventajas sobre el etanol más fácil de producir.

  • El biobutanol tiene un mayor contenido energético. que el etanol, por lo que hay una pérdida mucho menor de economía de combustible. Con un contenido energético de aproximadamente 105,000 BTU / galón (en comparación con los aproximadamente 84,000 BTU / galón de etanol), el biobutanol está mucho más cerca del contenido energético de la gasolina (114,000 BTU / galón).
  • El biobutanol se puede mezclar fácilmente con gasolina convencional a concentraciones más altas que el etanol para uso en motores no modificados. Los experimentos han demostrado que el biobutanol puede funcionar en un motor convencional no modificado al 100 por ciento, pero hasta la fecha, ningún fabricante garantizará el uso de mezclas superiores al 15 por ciento.
  • Porque es menos susceptible a la separación. en presencia de agua (que etanol), se puede distribuir a través de infraestructura convencional (tuberías, instalaciones de mezcla y tanques de almacenamiento). No hay necesidad de una red de distribución separada.
  • Es menos corrosivo que el etanol. El biobutanol no solo es un combustible de mayor densidad energética, sino que también es menos explosivo que el etanol.
  • Los resultados de la prueba de la EPA muestran que el biobutanol reduce las emisiones, a saber, hidrocarburos, monóxido de carbono (CO) y óxidos de nitrógeno (NOx). Los valores exactos dependen del estado de sintonización del motor.

Pero eso no es todo. El biobutanol como combustible de motor, con su estructura de cadena larga y preponderancia de átomos de hidrógeno, podría usarse como un trampolín para llevar los vehículos de pila de combustible de hidrógeno a la corriente principal. Uno de los mayores desafíos que enfrenta el desarrollo de vehículos con celdas de combustible de hidrógeno es el almacenamiento de hidrógeno a bordo para un rango sostenible y la falta de infraestructura de hidrógeno para el abastecimiento de combustible. El alto contenido de hidrógeno del butanol lo convertiría en un combustible ideal para la reforma a bordo. En lugar de quemar el butanol, un reformador extraería el hidrógeno para alimentar la pila de combustible.

Desventajas

No es común que un tipo de combustible tenga tantas ventajas obvias sin al menos una desventaja brillante; sin embargo, con el argumento biobutanol versus etanol, ese no parece ser el caso.

Actualmente, la única desventaja real es que hay muchas más instalaciones de refinación de etanol que las refinerías de biobutanol. Y aunque las instalaciones de refinación de etanol superan con creces las de biobutanol, la posibilidad de adaptar las plantas de etanol a biobutanol es factible. Y a medida que continúan los refinamientos con microorganismos genéticamente modificados, la viabilidad de convertir plantas se hace cada vez mayor.

Está claro que el biobutanol es la mejor opción sobre el etanol como aditivo para la gasolina y, tal vez, como reemplazo de la gasolina. Durante los últimos 30 años, más o menos, el etanol ha tenido la mayor parte del apoyo tecnológico y político y ha sembrado el mercado de combustible de motor de alcohol renovable. El biobutanol ahora está listo para recoger el manto.