# 8 BIOCOMBUSTIBLES I

     BIOCOMBUSTIBLES I

Definición

Los biocombustibles son combustibles producidos a partir de materia orgánica renovable (biomasa) derivada de cultivos y residuos de plantas, residuos y subproductos animales, residuos urbanos e industriales y en ciertos casos de la acción de microorganismos. Son una alternativa sostenible a los combustibles fósiles (petróleo, carbón y gas natural)  puesto que contribuyen a la reducción neta de los gases de efecto invernadero (dióxido de carbono, metano y óxido nitroso).

Biocombustibles Comercializados

Los biocombustibles disponibles comercialmente son:

Bioetanol - es alcohol etílico (etanol) producido por la fermentación de cultivos como la caña de azúcar, el maíz o la remolacha azucarera. Se usa como componente de la gasolina de motor o puro en motores especialmente acondicionados para su uso.

Biojetfuel - también conocido como SAF (Sustainable Aviation Fuel) y como su nombre lo indica es usado como combustible de aviación.

Biodiesel - son ésteres de ácidos grasos producidos a partir de aceites vegetales o de grasas animales, Se usa puro o mezclado con diesel de petróleo.

Biogas - es una mezcla de gases, principalmente metano y dióxido de carbono, producidos por la digestión anaeróbica (sin aire) de materia orgánica (residuos agrícolas, residuos de aguas municipales, estiércol, etc.). Se usa como combustible para generación de electricidad, de vapor de agua o de calor e inclusive como combustible de vehículos.

Clasificación

Los biocombustibles se clasifican considerando la materia prima utilizada y el nivel tecnológico del proceso de producción:

• Primera Generación - son aquellos derivados de cultivos agrícolas dedicados a la alimentación (caña de azúcar, maíz, aceites vegetales) y compiten directamente con la cadena alimentaria. Utilizan tecnologías de conversión relativamente sencillas (fermentación, extracción).

• Segunda Generación: son los producidos a partir de biomasa lignocelulósica no alimentaria (residuos agrícolas y forestales), residuos de aceites y residuos municipales de plantas de tratamiento de aguas. Los procesos de conversión son mas avanzados y complejos y consumen mas energía (requieren mayores presiones y temperaturas).

• Tercera generación: están basados en materia de origen acuático y el uso de microorganismos, algas o técnicas de ingeniería genética..

Métodos de Producción

No existe un método único para la producción de biocombustibles.Los métodos varían significativamente según el tipo de combustible, como veremos seguidamente.

Biogas. El biogas se produce por digestión anaeróbica (en ausencia de oxígeno) de materia orgánica. El proceso transforma la materia orgánica en una mezcla de metano y dióxido de carbono con algo de oxígeno, nitrógeno, hidrógeno y sulfuro de hidrógeno que en conjunto representan menos del 5% del gas producido. El proceso comienza con la carga de la materia prima (estiércol, residuos de plantas de tratamiento municipales e industriales, restos de cultivos, etc.) en un recipiente cerrado llamado digestor que mantiene la condición anaeróbica requerida. Allí, los microorganismos descomponen la materia orgánica produciendo el biogas que se retira del digestor por su parte superior y se almacena para su uso. El metano puede ser separado de los otros gases producidos y usado como gas combustible.

Bioetanol. Se produce principalmente por fermentación. El proceso comienza con una etapa de preparación de la materia prima. Luego se muele y se agrega levadura para propiciar y acelerar la fermentación para obtener los alcoholes. Sí la materia prima es baja en azúcares (no es caña de azúcar, remolacha o melaza) es necesario realizar una etapa de hidrólisis para convertir los almidones y la celulosa en azúcares fermentables. Posteriormente el etanol se separa del agua por destilación y dependiendo de la pureza deseada del etanol, que usualmente contiene un 4% de agua, se puede someter a procesos de destilación azeotrópica y/o tamizado molecular para llegar al alcohol anhidro, menos de 0,5% de agua, que es el usado como combustible de motores..

Biodiesel. Se produce por los métodos de esterificación de ácidos grasos y transesterificación de triglicéridos. Los aceites y las grasas están constituidos básicamente por ácidos grasos y triglicéridos. Los ácidos grasos reaccionan con alcoholes en presencia de un catalizador produciendo los respectivos ésteres y agua, esta se separa por decantación. Los triglicéridos ya son ésteres de ácidos grasos pero son ésteres de glicerol que reaccionan con metanol y se transforman en ésteres metílicos produciendo glicerina que luego se debe separar.

Biojetfuel (SAF). Hay varios procesos de producción siendo el mas usado en la actualidad el tratamiento químico de residuos oleaginosos (grasas y aceites usados). Sería entonces un combustible de segunda generación. En los tres últimos años se ha comenzado a utilizar mezclado con combustible de aviación de origen fósil en Europa. Allí existe una exigencia de un contenido de 2 % de SAF en el combustible disponible en los aeropuertos aunque los fabricantes de aviones y turbinas ya han probado sus equipos en vuelos transcontinentales con combustible 100% SAF sin problemas operacionales.

El principal problema es su precio de producción pues resulta ser el doble o mas del combustible fósil y dependiendo del proceso de producción (tema de un futuro blog) puede ser hasta 10 veces mas caro. Como curiosidad, KLM en ciertos vuelos en Europa ofrece un programa de pago adicional por el uso de mas SAF que el mínimo obligatorio de 2% con el cual aspira a que sus clientes demuestren cuanto están dispuestos a pagar por el uso de un combustible mas limpio. Los detalles en: https://www.klm.com.ec/information/sustainability/saf.

Biocombustibles avanzados. Estos son biocombustibles obtenidos a partir de biomasa no alimentaria y con métodos mas complejos de producción como la gasificación, la pirólisis (proceso a altas temperaturas y condiciones anaeróbicas) y procesos químicos que conllevan la descomposición de la biomasa celulósica que cubriremos en futuras publicaciones de este blog. Se encuentran en fase de investigación a nivel de laboratorio o de plantas piloto.

Fuentes

Woodhead Publishing Series in Energy: Number 98 Handbook of Biofuels Production Processes and Technologies Second Edition.  ISBN: 978-0-08-100455-5

Manual de Biocombustibles ARPEL ICA#6-2009  

SkyNRG Knowledge Center - 2025 SAF Market Report (disponible para cdescarfga en la web de SkyNRG)

KLM web page:  https://www.klm.com.ec/information/sustainability/saf