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Etanol (combustible)

Septiembre 15, 2021

El etanol es un compuesto químico obtenido a partir de la fermentación de los azúcares que puede utilizarse como combustible, solo, o bien, mezclado en cantidades variadas con gasolina, y su uso se ha extendido principalmente para reemplazar el consumo de derivados del petróleo.

El combustible resultante de la mezcla de etanol y gasolina se conoce como gasohol o alconafta. Dos mezclas comunes son E10 y E85, con contenidos de etanol del 10% y 85%, respectivamente.

El etanol también se utiliza cada vez más como añadido para oxigenar la gasolina normal, reemplazando al éter metil ter-butílico (MTBE). Este último es responsable de una considerable contaminación del suelo y del agua subterránea. También puede utilizarse como combustible en las celdas de combustible.

Hoy en día, casi todo el etanol producido en el mundo se obtiene mediante fermentación a partir de materias primas comestibles vegetales ricas en almidón y azúcares, como el maíz, el trigo, la caña de azúcar o la remolacha [1]​. A este bioetanol derivado de materia comestible se le denomina "de primera generación". El bioetanol obtenido a partir de biomasa lignocelulósica es aún muy minoritario y se denomina "de segunda generación" [2]​.

Fuentes y proceso de fabricación

El etanol (Alcohol Etílico) puede producirse de dos formas. La mayor parte de la producción mundial se obtiene del procesamiento de materia de origen renovable (caña de azúcar y /o derivados como melaza; sorgo dulce; sorgo rojo; remolacha; etc); en particular, ciertas plantas con azúcares. El etanol así producido se conoce como bio-etanol. Por otra parte, también puede obtenerse etanol mediante la modificación química del etileno, por hidratación.

Bioetanol

El etanol es un combustible que puede producirse a partir de un gran número de plantas, con una variación, según el producto agrícola, del rendimiento entre el combustible consumido y el generado en dicho proceso. Este etanol, conocido como bioetanol, está sujeto a una fuerte polémica: para unos se perfila como un recurso energético potencialmente sostenible que puede ofrecer ventajas medioambientales y económicas a largo plazo en contraposición a los combustibles fósiles, mientras que para otros es el responsable de grandes deforestaciones y del aumento del precio de los alimentos, al suplantar selvas y terrenos agrícolas para su producción,[3]​ dudando además de su rentabilidad energética.[4]​

El bioetanol tiene las mismas características y composición química que el etanol ya que se trata del mismo compuesto. La diferencia radica en su proceso de producción. El bioetanol ha de ser obtenido a partir de materia vegetal comestible (primera generación) o biomasa lignocelulósica (segunda generación), no pudiendo obtenerse del petróleo.

Todos los licores alcohólicos que proceden de la fermentación del azúcar de alguna planta se pueden denominar como bioetanol.

Debido al aumento de las medidas tomadas para controlar las emisiones totales de gases con efecto invernadero, la utilización de este alcohol como combustible para el trasporte por carretera está creciendo muy rápido. Un análisis del ciclo de vida completo de este producto como combustible muestra como las emisiones generadas en el proceso de producción del combustible y las de operación son compensadas por las fijadas en el cultivo durante su crecimiento.

Aún están pendientes estudios claros acerca de las emisiones de este combustible en la operación. Es posible que contaminantes orgánicos como el benceno o algunos aldehídos aumenten, por lo que es necesario estudiar su impacto en la salud humana.

El etanol se obtiene fácilmente del azúcar o del almidón en cosechas de maíz y caña de azúcar, agave entre otros. Sin embargo, los actuales métodos de producción de bio-etanol utilizan una cantidad significativa de energía en comparación con la energía obtenida del combustible producido. Por esta razón, no es posible sustituir enteramente el consumo actual de combustibles fósiles por bio-etanol.

 
Información en un surtidor de California.

Fermentación

Artículo principal: Fermentación del etanol

Desde la antigüedad se obtiene el etanol por fermentación anaeróbica de azúcares con levadura en solución acuosa y posterior a una breve destilación. La aplicación principal tradicional ha sido la producción de bebidas alcohólicas

Hoy en día se utilizan varios tipos de materias primas para la producción a gran escala de etanol de origen biológico (bioetanol):

El proceso a partir de almidón es más complejo que a partir de sacarosa, pues el almidón debe ser hidrolizado previamente para convertirlo 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. Posteriormente se cuela la masa, en un proceso llamado escarificación, y se envía a los reactores de fermentación.

A partir de celulosa es aún más complejo, ya que 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 maíz y bajos para la madera.

La fermentación de los azúcares es llevada a cabo por microorganismos (levaduras o bacterias) y produce etanol, así como grandes cantidades de CO2. Además produce otros compuestos oxigenados indeseables como el metanol, alcoholes superiores, ácidos y aldehídos. Típicamente la fermentación requiere unas 48 horas.

 
Campo de maíz en Sudáfrica

En la actualidad tres países han desarrollado programas significativos para la fabricación de bioetanol como combustible: Estados Unidos (a partir de maíz), Brasil y Colombia (ambos a partir de caña de azúcar). El etanol se puede producir a partir de otros tipos de cultivos, como remolachas, zahína, 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 agrícola para utilizarlo como combustible requiere importantes cantidades de tierra cultivable con agua y suelos fértiles.

 
Cosecha de caña de azúcar. Gracias en parte al uso de etanol, Brasil ha reducido su dependencia de petróleo extranjero.

Se pueden obtener cantidades más reducidas de alcohol combustible de los tallos, de elementos reciclados, de la paja, de las mazorcas de maíz, y de productos sobrantes de las granjas que ahora se utilizan para hacer piensos, fertilizantes, o que se utilizan como combustibles de plantas de energía eléctrica. De hecho, EE. UU. podría conseguir todo el etanol que necesita usando una mezcla de, por ejemplo, los tallos (parte no aprovechada) del maíz y de la planta de maíz, sin roturar más tierras de labrantío[cita requerida] (sin embargo, habría que cultivar más tierra para substituir ese material, usado 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, este 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%.[cita requerida] 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 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 física 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.

Síntesis química

El etanol para uso industrial se suele sintetizar mediante hidratación catalítica 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 síntesis 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 solo un 5% de la capacidad mundial de producción de etanol.

Mezclas combustibles con etanol

Artículo principal: Gasohol
 
Motor típico de un vehículo de combustible flexible brasileño con el pequeño tanque de reserva de gasolina utilizado para el arranque en frío cuando la temperatura es inferior a 15° C.
 
Autobús E96 en Suecia, desarrollado para funcionar en un motor diésel.[7]​

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 caudales 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 frío para asegurar la suficiente vaporización con temperaturas por debajo de 15 °C a 11 °C para maximizar la combustión, evitar problemas de arranque con el motor frío y para reducir al mínimo 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.[cita requerida] La mayoría de coches modernos pueden funcionar con estas mezclas sin ningún problema.

El gasohol E10, la variante más común, se ha introducido por toda Dinamarca. 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, por lo que algunas regiones y municipios asignan por mandato los límites en la cantidad de etanol en los combustibles vendidos. Una unidad para medir la cantidad de combustibles alternativos en EE. UU. es el “galón equivalente de gasolina” (GEG). En España se suelen utilizar las toneladas equivalentes de petróleo (Tep). En 2002, EE. UU. utilizó como combustible una cantidad de etanol igual a 137 petajulios (PJ); la energía de 1130 millones de galones de EE. UU. o el equivalente a 4.280.000 m³ de gasolina, lo que representa 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) frío. El E85 no contiene siempre exactamente un 85% de etanol. En invierno, especialmente en climas más fríos, donde las temperaturas llegan a bajar de 11°C, se agrega una mayor proporción de gasolina con el fin de facilitar el arranque en frío,[8]​ siendo sustituido el E85 por E70 en Estados Unidos[9]​[10]​ y E75 en Suecia.[11]​[12]​ 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 por 0,18USD 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 vehículos en el mundo que se fabrican con motores capaces de funcionar con cualquier gasolina a partir del etanol: desde cero hasta 85% de etanol sin modificación. Muchos coches comerciales ligeros (una clase que contiene monovolúmenes, todoterrenos y furgonetas) se diseñan como vehículos 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

En 2006 la producción mundial total de etanol en todos sus grados fue de 51,06 mil millones de litros (13,49 mil millones de galones internacionales). Los dos principales productores mundiales son Estados Unidos y Brasil, que juntos producen el 70% del total de etanol, seguidos por China, India, Francia y Argentina.[13]​ Incentivos del mercado han provocado el desarrollo de crecientes industrias en países como Tailandia, Filipinas, Guatemala, Colombia y República Dominicana.[14]​ En Europa, tanto Alemania como España han incrementado considerablemente su producción de etanol. El siguiente cuadro muestra la producción de etanol entre 2014 y 2016 para los mayores productores mundiales.

Producción anual de etanol por país (2014-2016)[13]​
Mayores países productores
(millones de litros, todos los grados de etanol)
Clasificación
mundial		 País 2016 2015 2014
1   Estados Unidos 58.030 56.047 54.131
2 Brasil  Brasil 27.615 26.850 23.432
3 China  China 3.199 3.078 2.442
4   India 852 799 587
5 Canadá  Canadá 1650 1650 1.931
6   Tailandia 1.219 1.264 1.173
7   Argentina 999 799 606

Etanol como combustible por país o región

Brasil

 
Brasil tiene etanol como combustible disponible en todo el país. Mostrada aquí una típica estación de abastecimiento de Petrobras en São Paulo con los dos combustibles disponibles, alcohol (etanol) marcado con A y gasolina con la letra G.
Artículo principal: Etanol como combustible en Brasil

En 2007, Brasil es el segundo mayor productor de etanol como combustible del mundo. Desde hace más de treinta años 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 (entre 8,3 a 10,2 veces)[cita requerida], al quemar la parte que no produce azúcar de la caña.

Desde 2003, la mayoría de los automóviles nuevos traen incorporada la tecnología de motor bivalente, popularmente denominados "flex" en Brasil, la cual permite a los usuarios mezclar cualquier proporción de etanol y gasolina en el tanque, decisión que depende de los precios de mercado de cada combustible. Para agosto de 2008, la flota de vehículo de combustible flexible alcanzó 6 millones de vehículos, incluyendo automóviles y vehículos comerciales ligeros, representando un 23% de la flota de vehículos ligeros de Brasil.[15]​

 
Ubicación de las áreas de mayor valor ambiental con respecto a las plantaciones de caña de azúcar. El Estado de São Paulo, localizado en la Región Sudeste, concentra dos tercios de los cultivos de caña de azúcar.[16]​

El éxito de los vehículos "flex", en conjunto con el uso obligatorio a nivel nacional de 25% de alcohol mezclado con gasolina convencional (gasohol E25) para los vehículos de motor a gasolina,[17]​ permitieron que el consumo de etanol superase el consumo de gasolina a partir de febrero de 2008.[18]​[19]​[20]​ Este nivel de consumo de etanol como combustible no había sido alcanzado desde el final de la década de los ochenta, cuando el Programa Pró-Álcool estaba en su mayor auge.[18]​[21]​[20]​ Al considerar el consumo total de combustible de toda la flota (incluyendo los vehículos con motor diésel), el consumo de etanol destilado de la caña de azúcar en 2006 fue del 18% del consumo total de combustible del sector vial.[22]​[23]​

Para algunos, Brasil es considerado como la primera economía que logró un uso sostenible del etanol, y el modelo a seguir por otros países.[24]​ Comparado con el etanol producido en Estados Unidos con base en el maíz, la productividad del insumo energético en Brasil es ocho veces mayor que la estadounidense, y la productividad por hectárea es casi el doble: mientras en Estados Unidos se producen entre 3.800 a 4.000 litros de etanol por hectárea plantada de maíz, en Brasil se producen entre 6.800 y 8.000 litros por hectárea plantada de caña de azúcar.[25]​[26]​ En 2006 Brasil destinó solo 1% de su área cultivable para producir el etanol, mientras que Estados Unidos destinó un 3,7% del total de tierras cultivables. Las áreas donde se cultiva la caña de azúcar se concentran el estado de São Paulo, a poco más de 2500 km de la selva amazónica.[27]​

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 oxígeno de la gasolina. Esto se hizo inicialmente para reducir las emisiones de monóxido de carbono de los vehículos. Regulaciones más recientes eximieron al etanol elaborado a partir de biomasa lignocelulósica de algunos impuestos que gravan la gasolina, lo que hizo 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 vehículos particulares). Complementariamente a este programa para el etanol, existe un programa para el biodiésel, 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 vino de la industria de azúcar existente, ya que es relativamente fácil añadir un módulo para desarrollar etanol al final de una fábrica de azúcar, y las necesidades energéticas son similares a las que se necesitarían 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 uso como combustible en Colombia comenzó a producir en octubre de 2005, con la salida de 300.000 litros al día en Cauca. Hasta marzo de 2006 cinco plantas, todas en el valle del Río Cauca (departamentos de Valle, Cauca y Risaralda), están operativas, con una capacidad combinada de 1.050.000 litros por día, o de 357 millones de litros por año. En el Valle del Cauca el azúcar se cosecha durante todo el año, y las destilerías nuevas tienen una disponibilidad muy alta. La inversión total en estas plantas es de 100 millones de USD. Eventualmente, Colombia espera tener una capacidad de 2.500.000 litros por el día, que es la cantidad necesaria para agregar el 10% de etanol a la gasolina. El etanol producido se utiliza actualmente en las principales ciudades cerca del Valle del Cauca, tales como Cali y Pereira, como también en la capital, Bogotá. No hay suficiente producción para el resto del país.

El 31 de marzo de 2009 el gobierno colombiano decretó la introducción paulatina de vehículos de combustible flexible E85. La regulación aplica a todos los vehículos con motor a gasolina con cilindrida inferior a 2 litros que se fabriquen, ensamblen, importen, distribuyan y comercialicen en el país a partir del 1 de enero de 2012. El decreto ejecutivo establece que el 60% de tales vehículos deberán tener motores "flex-fuel" capaces de operar con gasolina o E85, o cualquier mezcla de ambos. En 2014 la provisión anual sube para 80% y alcanza el 100% en 2016. Todos los vehículos con cilindrada superior a 2 litros deberán soportar E85 a partir de 2013. El decreto también ordena que en 2011 la infraestructura de la cadena de distribución y venta al consumidor de gasolina deberá adaptarse para garantizar la venta de E85 en todo el país.[28]​ La introducción obligatoria de los vehículos flex-fuel E85 causó controversia entre los fabricantes y vendedores de autos, así como de algunos productores que reclamaron que la industria no está en capacidad de suplir suficiente etanol para la nueva flota E85. En decreto anterior de 2007 lo que estaba previsto para 2012 era la introducción de gasohol E20.[29]​[30]​

Estados Unidos

Estados Unidos es el mayor productor mundial de etanol, con 18,4 mil millones de litros (4,86 mil millones de galones) producidos en 2006, seguido por Brasil con una producción de 17 mil millones de litros (4,49 mil millones de galones).[13]​ EE. UU. junto con Brasil destlilan 70% de la producción mundial de etanol, y en 2007 produjeron el 88% del etanol utilizado como combustible en el mundo.[13]​ Casi la totalidad del etanol estadounidense es producido a partir de maíz, que es menos eficiente que el etanol producido a partir de caña de azúcar. Además, en 2007 un 25% de la producción nacional de maíz fue desvidada para producir etanol como combustible, lo que ha sido criticado y considerado como uno de los factores que influyeron en la crisis alimentaria mundial de 2007 a 2008, cambiando alimentos por combustibles.

Importaciones de etanol combustible
en EE. UU. por país de origen (2002-2007)[13]​
(Millones de litros)
País 2007* 2006 2005 2004 2003
Brasil  Brasil 714,7 1.641,7 118,1 314,8 0
  Jamaica 284,7 252,9 137,4 138,5 148,8
El Salvador  El Salvador 277,5 145,7 89,7 21,6 26,1
Trinidad y Tobago  Trinidad y Tobago 161,6 93,9 37,9 0 0
Costa Rica  Costa Rica 148,8 135,9 126,4 96,1 55,6
*Nota: Los datos de 2007 corresponden al acumulado hasta noviembre.

Otra crítica del uso del etanol en los Estados Unidos es su disponibilidad. Apenas 600 gasolineras, de un total de 200.000, tienen surtidores E85. Para solucionar esta deficiencia habría que seguir una estrategia amplia para la adopción de surtidores para que la disponibilidad fuese satisfactoria. Otro aspecto de su disponibilidad es que actualmente solo está disponible en el medio oeste (relativamente poco poblado), donde se refina el etanol. A 27 de abril de 2006, en EE. UU. hay una capacidad productiva de 16.980,98 millones de litros (4.485,9 millones de galones o unos 17 millones de m³) al año, y se construye para aumentarla en 8.439,58 millones de litros por año más (2.229,5 millones de galones o unos 8,4 millones de m³). Estados Unidos importa etanol producido a partir de caña de azúcar de Brasil y de cuatro países de la Cuenca del Caribe: Jamaica, El Salvador, Trinidad y Tobago y Costa Rica.

En los Estados Unidos la caña de azúcar se cultiva en los estados de Florida, Luisiana, Hawái, y Texas, que cuentan con el clima tropical adecuado para dicho cultivo. Las primeras tres plantas destiladoras de etanol producido a partir de caña de azúcar en los Estados Unidos entrarán en funcionamiento en Louisiana a mediados de 2009. Se convirtieron plantas productoras de azúcar en Lacassine, St. James y Bunkie usando tecnología e inversión colombiana para destilar etanol a partir de caña de azúcar. Se espera que estas tres plantas produzcan en forma rentable 378 millones de litros (100 millones de galones) de etanol en un plazo de cinco años.[31]​

Europa

El continente europeo ha sido tradicionalmente más proclive a los coches pequeños y eficientes, al contrario que en los EE. UU. donde los coches son de mayor cilindrada y el consumo de petróleo ha sido un tema secundario 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, interesante en una región como Europa, con mucha superficie agrícola (y por lo tanto desechos aprovechables) y una escasa disponibilidad de petróleo. Esto está cambiando en los últimos años, ya que las empresas de automóviles europeas comienzan a desarrollar nuevos modelos optimizados para el mejor aprovechamiento del combustible vegetal en cuestión. Un ejemplo es el motor BioPower, desarrollado por la empresa sueca de automóviles Saab.

En Europa, en 2006, Francia ocupó el primer lugar en producción de etanol, seguida de Alemania y España.

Venezuela

Solo como aditivo para la gasolina sin plomo (aquella preparada sin la adición de Tetraetilo de Plomo) llamada comúnmente gasolina verde

México

Desde que Brasil ha sacado al mercado los automóviles de combustible flexible, algunos inversores privados han planteado la posibilidad de fabricar etanol a partir de la caña de azúcar como se hace en dicho país, esto abriendo la posibilidad de suministrar a Pemex, que se encargaría de distribuir el combustible en formatos E10, E20 o E85 para así comenzar a disminuir la dependencia del petróleo extranjero y la incapacidad de procesar el petróleo extraído.

La idea de introducir biocombustibles al país a base de etanol ha tenido una historia muy controvertida, por un lado encontramos quienes apoyan la medida, pues con esto se reducirían las emisiones contaminantes en zonas donde es alta la concentración de automóviles (principalmente las 3 áreas metropolitanas más importantes del país) así como detractores quienes mencionan que la producción es inviable y que para tener ventaja en esto se deberían construir plantas que procesen los productos en múltiples alternativas para no sacrificar la producción alimenticia.[32]​

Se han planteado más modos de producir etanol aparte de la caña de azúcar, otro de ellos implica producirlo a partir de algas, o bioetanol a base de agave para poder comenzar a usar los vehículos de combustible flexible ya sean de estándar brasileño o estándar estadounidense (E85).

En el año 2006 se inició la construcción de 3 plantas de etanol en el estado de Sinaloa, éstas producirán este mismo como un biocombustible.[33]​

En el año 2008 se publicó la Ley de Promoción y Desarrollo de los Bioenergéticos, en la cual restringe el uso del maíz como insumo para la producción de etanol anhidro; posteriormente se publicó su Reglamento y los Lineamientos para el Otorgamiento de Permisos para la Producción, el Almacenamiento, el Transporte y la Comercialización de Bioenergéticos del tipo Etanol Anhidro y Biodiésel.

Las autoridades competentes para regular en materia de Bioenergéticos es la Secretaría de Energía, la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación, y la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales.

En 2009 se comenzó a usar una mezcla de gasohol (E5 a E10 aproximadamente) en las gasolinas suministradas en las 3 áreas metropolitanas más importantes del país, esto como prueba piloto para verificar la viabilidad a mediano y largo plazo y su puesta en marcha en todo el país en el menor tiempo posible.

En 2010 Brasil eliminó los aranceles de importación que tenía el etanol, para poder cooperar tecnológicamente con México y ayudarlo a producir etanol para su mercado interno y ambos poder exportar el combustible a los Estados Unidos, así como introducir al país los vehículos de combustible flexible e incentivar su producción en los modelos que se fabriquen en el mismo.[34]​

Las principales ventajas de esto es la reactivación del campo mexicano, así como la ayuda necesaria para disminuir la contaminación en el país, a pesar de los múltiples tropiezos para ayudar a Pemex a producir el biocombustible, ya hay plantas de etanol en construcción y en funcionamiento.

Actualmente una empresa importadora vende oficialmente los kits de conversión a etanol para su venta en el país, en teoría puede decirse que casi cualquier vehículo se le puede instalar para convertirlo en un vehículo flex para usar cualquier proporción gasolina/etanol o etanol anhidro con un mínimo de porcentaje de humedad. La empresa también oferta un destilador de etanol casero con un precio cercano a los 20.000 dólares, demostrando que aun con el atraso de las leyes se está dando un verdadero impulso al etanol como combustible en el país.[35]​

En Veracruz en agosto de 2011 se firmó un convenio con la compañía brasileña Corporativo Odrebecht se anunció la construcción de una planta para fabricar Etanol, así mismo la implementación de transporte público propulsado con biocombustibles.

Comparación entre Brasil y los Estados Unidos

La industria de etanol destilado a partir de caña de azúcar desarrollada en Brasil es mucho más eficiente que la industria estadounidense basada en insumos de maíz. En 2007, las plantas destiladoras brasileñas producían etanol a 0,22 USD por litro, en comparación con los 0,30 USD por litro del etanol obtenido con maíz.[36]​ La importación del etanol brasileño hacia Estados Unidos es gravado con un arancel de 0,54 USD por cada galón importado. Los países de la Cuenca del Caribe están exentos del arancel gracias a los tratados de libre comercio vigentes. Este impuesto de importación, que fue implantado en 1980, se ha mantenido para compensar la deducción del impuesto sobre la renta de 0,51USD por galón de etanol mezclado en el país que fue otorgado por el Gobierno Federal hasta 2008, y que fue reducido a 0,45 a partir de 2009. Esta deducción se aplica independientemente del origen del etanol.[17]​[37]​[38]​[39]​ Otras variables importantes que diferencian la producción en los dos mayores productores de etanol del mundo se presentan en el siguiente cuadro comparativo:

Comparación de las principales características de la industria de etanol en los Estados Unidos y Brasil
Característica Brasil  Brasil   Estados Unidos Unidades/comentario
Principal materia prima (insumo agrícola) Caña de azúcar Maíz
Producción total de etanol en 2008[13]​ 6.472 9.000 Millones de galones líquidos EUA
Total de tierras cultivables[40]​ 355 270(1) Millones hectáreas.
Área total plantada del cultivo para producir etanol[27]​[25]​ 3,6 (1%) 10 (3,7%) Millones hectáreas (% total arable) en el año 2006.
Productividad por hectárea plantada[27]​[41]​[25]​[26]​ 6,800-8,000 3,800-4,000 Litros de etanol por hectárea producidos.
Balance energético (producto/insumos)[17]​[25]​[42]​ 8,3 a 10,2 veces 1,3-1,6 veces Relación de la energía obtenida del etanal/energia gastada en su producción.
Reducción emisiones gases de efecto invernadero[43]​[25]​[44]​ 86-90%(2) 10-30%(2)  % de emisiones evitadas al sustituir gasolina, sin cambios en uso del suelo
Intensidad de carbono (ciclo de vida completo)[45]​[46]​ 73,40 105,10(3) Gramos of CO2 equivalente liberado por megajulio de energía producida, incluyendo cambios en el uso de la tierra.[44]​
Tiempo de restitución del carbono por uso de tierras nuevas[47]​ 17 años(4) 93 años(4) Suponiendo escenarios (Fargione et al.[48]​) con cambios en el uso del suelo
Flota de vehículos flexibles (autos y veh. carga liviana)[49]​[50]​[51]​[52]​ 7,5 millones 8 millones Brasil hasta abril de 2009 (flota usa E25 a E100). EE. UU. hasta inicios 2009 (solo usa E85).
Gasolineras con etanol disponible en el país 35.000 (100%) 1.963 (1%) % del total de gasolineras en cada país. Brasil hasta octubre de 2008[53]​ y EEU hasta marzo de 2009[54]​
Participación de mercado del consumo de etanol[18]​[19]​[23]​[55]​ 50%(5) 4% % del consumo total en base volumétrica. Brasil hasta abril de 2008 y EE. UU. hasta diciembre de 2006
Costo de producción (USD/galón)[41]​ 0,83 1,14 2006/2007 para o Brasil (22¢/litro), 2004 para EEU (35¢/litro)
Subsidio gubernamental (en USD)[38]​[39]​ 0 0,45/galón EE. UU. a partir de enero de 2009. En Brasil la producción de etanol ya no es subsidiada.(6)
Aranceles de importación (en USD)[17]​[37]​ 0 0,54/galón Brasil no importa etanol, y la mayoría de las importaciones de etanol en EE. UU. provienen de Brasil
Notas: (1) Solamente EUA contiguo, excluyendo Alaska. (2) Supone que no hay cambios en el uso del suelo.[44]​ (3) Según el Estándar de Combustibles Bajos en Carbono de California estimado para el etanol de maíz producido en el Medio Oeste estadounidense. La intensidad de carbono de la gasolina E10 de California es de 95,86.[45]​[46]​ (4) Supone cambios en los usos del suelo con el cultivo caña de azúcar en el cerrado brasileño y del maíz en la pradera central estadounidense.[48]​ (5) Al considerar los vehículos de motor diésel, el uso de etanol en el sector vial fue cercano al 16,9% en 2007.[56]​ (6) Aunque el etanol brasileño ya no es subisidiado, el precio de la gasolina tiene altos impuestos para favorecer el consumo de etanol combustible (alrededor de 54%). Desde finales de julio de 2008, el precio promedio al consumidor de la gasolina era de USD 6.00 por galón, mientras que el precio medio en EEU era de USD 3.98 por galón.[57]​ En Brasil el último ajuste en el precio al consumidor de la gasolina ocurrió a finales de 2005, cuando el precio del petróleo estaba en el orden de USD 60 por barril.[58]​

Etanol e hidrógeno

El hidrógeno se está analizando como combustible alternativo, creando la economía del hidrógeno. Dado que el hidrógeno en su estado gaseoso ocupa un volumen muy grande comparado a otros combustibles, la logística se convierte en un difícil 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 así 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 (combustible con el que se alimentaría), que a través de un apilado de catalizadores, emitiría hidrógeno que a su vez podría ser utilizado en la pila de combustible. El dispositivo utiliza un catalizador del rodio-cerio para la reacción inicial, que ocurre a una temperatura de cerca de 700 °C. Esta reacción inicial mezcla el etanol, el vapor de agua y el oxígeno, y produce considerables cantidades de hidrógeno. Desafortunadamente, también da lugar a la formación de monóxido de carbono, una sustancia que obstruye la mayoría de las células de combustible, y se debe pasar a través de otro catalizador en el que se convertirá en dióxido de carbono. Por otra parte, el monóxido de carbono (inodoro, incoloro, e insípido), también representa un peligro tóxico significativo si se escapa a través de la celda de combustible o en los conductos entre las secciones catalíticas. Los productos resultantes del dispositivo son gas de hidrógeno (casi un 50%), nitrógeno (30%), y un 20% restante constituido fundamentalmente por 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 libera nuevamente a la atmósfera, donde puede ser reabsorbido por la planta de la que se extrae el etanol, cerrando así el ciclo. El ciclo en teoría no presenta un aumento neto de dióxido de carbono, aunque se podría discutir que mientras está en la atmósfera, actúa como gas invernadero.

Balance de energía

Para que el etanol contribuya perceptiblemente a las necesidades de combustible para el transporte, necesitaría tener un balance energético neto o Tasa de retorno energético positivo. Para evaluar la energía neta del etanol hay que considerar la cantidad de energía contenida en el producto final (etanol), frente a la cantidad de energía consumida para hacer el etanol (como por ejemplo el diésel usado en tractores). También hay que comparar la calidad del etanol frente a la gasolina refinada, así como la energía consumida indirectamente (por ejemplo, para hacer la planta de proceso de etanol). Aunque es un asunto que crea discusión, algunas investigaciones sugieren que el proceso para crear una unidad de energía mediante etanol toma igual o mayor cantidad de energía proveniente combustibles fósiles (diésel, gas natural y carbón). Es decir: la energía necesaria para mover los tractores, para producir el fertilizante, para procesar el etanol, y la energía asociada al desgaste en todo el equipo usado en el proceso (conocido en economía como amortización del activo) puede ser mayor que la energía derivada del etanol al quemarse. Se suelen citar dos defectos de esta argumentación como respuesta:

(1) no se hace caso la calidad de la energía, cuyos efectos económicos son importantes. Los efectos económicos principales de la comparación 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 del refinado y de la gasolina quemada.

(2) la inclusión del coste de desarrollo de los complejos manufactureros de etanol inculca un prejuicio contra ese producto, basado en la preexistencia de las plantas de refinado de la gasolina.

La decisión última se debería fundar sobre razonamientos económicos y sociales a largo plazo. El primer argumento, sin embargo, sigue debatiéndose. No tiene sentido obtener 1 litro de etanol si para ello se requiere quemar 2 litros de gasolina (o de etanol).

La mayor parte de la discusión científica actual a la hora de evaluar el balance energético tanto del etanol como de las demás fuentes de energía se centra en dónde establecer los límites del cómputo, es decir, cuán completo y exhaustivo debe ser el esquema de gastos e ingresos de energía derivados de la fabricación del etanol. Se discute, por ejemplo, si se deben incluir temas como la energía requerida para alimentar a la gente que cuida y procesa el maíz, o para levantar y reparar las cercas de la granja, incluso la cantidad de energía que consume un tractor. Además, no hay acuerdo en qué clase de valor dar para el resto del maíz (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 requeriría más energía en forma de fertilizante). Dependiendo del estudio, la energía neta varía de 0,7 a 1,5 unidades de etanol por unidad de energía de combustible fósil consumida.

En comparación, si el combustible fósil utilizado para extraer etanol se hubiese utilizado para extraer petróleo y gas, se hubiesen obtenido 15 unidades energéticas de gasolina; un orden de magnitud mayor. Pero la extracción no es igual que la producción: cada litro de petróleo extraído 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 energía requerida para producir el petróleo de la atmósfera y para meterlo nuevamente dentro de la tierra; un proceso que haría 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%,(2 unidades de etanol por unidad de combustible fósil invertida), antes de que la producción en masa de etanol llegue a ser económicamente factible.

Efectos ambientales

Contaminación del aire

El etanol es una fuente de combustible que arde formando dióxido de carbono y agua, como la gasolina sin plomo convencional. Para cumplir la normativa de emisiones se requiere la adición de oxígeno para reducir emisiones del monóxido de carbono. El aditivo metil tert-butil éter actualmente se está eliminando 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 así más compuestos orgánicos volátiles (VOCs Volátil Organic Compounds).

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 había divulgado anteriormente. Se producen VOCs cuando el puré fermentado de maíz se seca para venderlo como suplemento para la alimentación del ganado. Se pueden unir a las plantas oxidantes termales u oxidantes catalíticos para consumir los gases peligrosos.

Contaminación del agua

Las vinazas constituyen un sub-producto de procesos de destilación y fermentación de azúcares provenientes de melazas de caña de azúcar, de azúcares obtenidos del agave y de granos en general. Cabe señalar que por cada litro de etanol producido a partir de melazas de caña, se generan 13 litros de vinazas, que contienen una carga orgánica altísima, compuestos tóxicos y recalcitrantes, como las melanoidinas e importantes cantidades de potasio.

Efectos del etanol en la agricultura

Los ecologistas han hecho algunas objeciones a muchas prácticas agrícolas modernas, incluyendo algunas prácticas útiles para hacer el bioetanol más competitivo. Los efectos sobre los campos afectarían negativamente a la producción para consumo alimentario de la población.

Plomo

En el pasado, cuando los granjeros destilaban su propio etanol, utilizaban a veces los radiadores como parte del alambique. Los radiadores contenían a menudo plomo, que contaminaba el etanol. El plomo pasaba al aire al quemarse el combustible contaminado, generando problemas de salud (saturnismo). Sin embargo esta 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 mayoría de los países). Hoy día, el etanol para uso como combustible se produce casi exclusivamente en plantas construidas ad-hoc, evitando así cualquier remanente de plomo.

Economía

Dependencia del petróleo

A diferencia del petróleo, extraído de unos yacimientos no existentes en todas las regiones, casi cualquier país con suficiente terreno en su territorio (y siempre y cuando esté dispuesto a importar la comida del exterior), puede producir etanol para su uso como combustible.

El etanol es pues una alternativa interesante, que puede incluso ayudar a mitigar las tensiones internacionales derivadas de la dependencia y adicción de algunos países por el petróleo, si bien esto dependerá del balance energético o TRE, y no tanto del económico. El cultivo y procesado de agro-combustibles se realiza actualmente con petróleo, tanto por el uso de agroquímicos como de maquinaria, por lo que en el mejor de los casos (si el TRE resulta ser positivo), el proceso equivaldrá a un aumento del rendimiento energético del petróleo. Actualmente sin embargo, según muchos estudios, el ciclo de vida completo (incorporando por ejemplo la energía necesaria para producir y reparar la maquinaria agrícola, y la usada en el proceso de destilación y fermentación) el balance es negativo, es decir: consume más energía fósil que la renovable que produce. La deforestación y la disminución de tierra cultivada para alimentación (con la subsiguiente aparición del hambre) son otros de los grandes problemas que plantea el etanol.

Véase también

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 economías de escala que pueden no solo abaratar costes sino también mejorar el balance.
  • Algunos datos aparecidos en el artículo dependen del estudio del que provienen y de las hipótesis del que parta este.

Referencias

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Enlaces externos

En español

  • Biocombustibles.es:
  • Abengoa Bioenergy:
  • BioDieselSpain.com:
  • Análisis técnico sobre vehículos ecológicos
  • El primer surtidor de bioetanol E85 de Madrid comienza hoy a funcionar, puesto en marcha por DISA/Shell.

En inglés

  • U.S. Department of Energy:
  • U.S. Department of Energy:
  • - Documentación sobre un balance energético del etanol negativo.
  • Farm Industry News: Artículo sobre la conversión de etanol en hidrógeno.
  • "How to Beat the High Cost of Gasoline
  • Renewable and Appropriate Energy Laboratory's
  • Ethanol Can Contribute to Energy and Environmental Goals (formato pdf). Publicado en la revista Science.
  • e85 Fuel Information
  • DrivingEthanol.org
  • FuturePundit.com - Is Corn Ethanol A Good Energy Source?
  •   Datos: Q194361
  •   Multimedia: Ethanol fuel

Septiembre 15, 2021
etanol, combustible, etanol, compuesto, químico, obtenido, partir, fermentación, azúcares, puede, utilizarse, como, combustible, solo, bien, mezclado, cantidades, variadas, gasolina, extendido, principalmente, para, reemplazar, consumo, derivados, petróleo, co. El etanol es un compuesto quimico obtenido a partir de la fermentacion de los azucares que puede utilizarse como combustible solo o bien mezclado en cantidades variadas con gasolina y su uso se ha extendido principalmente para reemplazar el consumo de derivados del petroleo El combustible resultante de la mezcla de etanol y gasolina se conoce como gasohol o alconafta Dos mezclas comunes son E10 y E85 con contenidos de etanol del 10 y 85 respectivamente El etanol tambien se utiliza cada vez mas como anadido para oxigenar la gasolina normal reemplazando al eter metil ter butilico MTBE Este ultimo es responsable de una considerable contaminacion del suelo y del agua subterranea Tambien puede utilizarse como combustible en las celdas de combustible Hoy en dia casi todo el etanol producido en el mundo se obtiene mediante fermentacion a partir de materias primas comestibles vegetales ricas en almidon y azucares como el maiz el trigo la cana de azucar o la remolacha 1 A este bioetanol derivado de materia comestible se le denomina de primera generacion El bioetanol obtenido a partir de biomasa lignocelulosica es aun muy minoritario y se denomina de segunda generacion 2 Indice 1 Fuentes y proceso de fabricacion 2 Bioetanol 2 1 Fermentacion 2 2 Purificacion 2 3 Sintesis quimica 3 Mezclas combustibles con etanol 4 Produccion 5 Etanol como combustible por pais o region 5 1 Brasil 5 2 Colombia 5 3 Estados Unidos 5 4 Europa 5 5 Venezuela 5 6 Mexico 6 Comparacion entre Brasil y los Estados Unidos 7 Etanol e hidrogeno 8 Balance de energia 9 Efectos ambientales 9 1 Contaminacion del aire 9 2 Contaminacion del agua 9 3 Efectos del etanol en la agricultura 9 4 Plomo 10 Economia 10 1 Dependencia del petroleo 11 Vease tambien 12 Notas 13 Referencias 14 Enlaces externos 14 1 En espanol 14 2 En inglesFuentes y proceso de fabricacion EditarEl etanol Alcohol Etilico puede producirse de dos formas La mayor parte de la produccion mundial se obtiene del procesamiento de materia de origen renovable cana de azucar y o derivados como melaza sorgo dulce sorgo rojo remolacha etc en particular ciertas plantas con azucares El etanol asi producido se conoce como bio etanol Por otra parte tambien puede obtenerse etanol mediante la modificacion quimica del etileno por hidratacion Bioetanol EditarEl etanol es un combustible que puede producirse a partir de un gran numero de plantas con una variacion segun el producto agricola del rendimiento entre el combustible consumido y el generado en dicho proceso Este etanol conocido como bioetanol esta sujeto a una fuerte polemica para unos se perfila como un recurso energetico potencialmente sostenible que puede ofrecer ventajas medioambientales y economicas a largo plazo en contraposicion a los combustibles fosiles mientras que para otros es el responsable de grandes deforestaciones y del aumento del precio de los alimentos al suplantar selvas y terrenos agricolas para su produccion 3 dudando ademas de su rentabilidad energetica 4 El bioetanol tiene las mismas caracteristicas y composicion quimica que el etanol ya que se trata del mismo compuesto La diferencia radica en su proceso de produccion El bioetanol ha de ser obtenido a partir de materia vegetal comestible primera generacion o biomasa lignocelulosica segunda generacion no pudiendo obtenerse del petroleo Todos los licores alcoholicos que proceden de la fermentacion del azucar de alguna planta se pueden denominar como bioetanol Debido al aumento de las medidas tomadas para controlar las emisiones totales de gases con efecto invernadero la utilizacion de este alcohol como combustible para el trasporte por carretera esta creciendo muy rapido Un analisis del ciclo de vida completo de este producto como combustible muestra como las emisiones generadas en el proceso de produccion del combustible y las de operacion son compensadas por las fijadas en el cultivo durante su crecimiento Aun estan pendientes estudios claros acerca de las emisiones de este combustible en la operacion Es posible que contaminantes organicos como el benceno o algunos aldehidos aumenten por lo que es necesario estudiar su impacto en la salud humana El etanol se obtiene facilmente del azucar o del almidon en cosechas de maiz y cana de azucar agave entre otros Sin embargo los actuales metodos de produccion de bio etanol utilizan una cantidad significativa de energia en comparacion con la energia obtenida del combustible producido Por esta razon no es posible sustituir enteramente el consumo actual de combustibles fosiles por bio etanol Informacion en un surtidor de California Fermentacion Editar Articulo principal Fermentacion del etanol Desde la antiguedad se obtiene el etanol por fermentacion anaerobica de azucares con levadura en solucion acuosa y posterior a una breve destilacion La aplicacion principal tradicional ha sido la produccion de bebidas alcoholicasHoy en dia se utilizan varios tipos de materias primas para la produccion a gran escala de etanol de origen biologico bioetanol Sustancias con alto contenido de sacarosa Cana de azucar Remolacha Melazas Sorgo dulce Agave Sustancias con alto contenido de almidon Maiz Trigo Patata Yuca Sustancias con alto contenido de celulosa Madera Desechos de animal Residuos agricolas incluyendo los residuos de los citricos 5 6 El proceso a partir de almidon es mas complejo que a partir de sacarosa pues el almidon debe ser hidrolizado previamente para convertirlo en azucares Para ello se mezcla el vegetal triturado con agua y con una enzima o en su lugar con acido y se calienta la papilla obtenida Posteriormente se cuela la masa en un proceso llamado escarificacion y se envia a los reactores de fermentacion A partir de celulosa es aun mas complejo ya que 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 combinacion de trituracion pirolisis y ataque con acidos y otras sustancias Esto es uno de los factores que explican por que los rendimientos en etanol son altos para la cana de azucar mediocres para el maiz y bajos para la madera La fermentacion de los azucares es llevada a cabo por microorganismos levaduras o bacterias y produce etanol asi como grandes cantidades de CO2 Ademas produce otros compuestos oxigenados indeseables como el metanol alcoholes superiores acidos y aldehidos Tipicamente la fermentacion requiere unas 48 horas Campo de maiz en Sudafrica En la actualidad tres paises han desarrollado programas significativos para la fabricacion de bioetanol como combustible Estados Unidos a partir de maiz Brasil y Colombia ambos a partir de cana de azucar El etanol se puede producir a partir de otros tipos de cultivos como remolachas zahina mijo perenne cebada canamo kenaf patatas mandioca y girasol Tambien puede extraerse de multiples tipos de celulosa no util Esta produccion a gran escala de alcohol agricola para utilizarlo como combustible requiere importantes cantidades de tierra cultivable con agua y suelos fertiles Cosecha de cana de azucar Gracias en parte al uso de etanol Brasil ha reducido su dependencia de petroleo extranjero Se pueden obtener cantidades mas reducidas de alcohol combustible de los tallos de elementos reciclados de la paja de las mazorcas de maiz y de productos sobrantes de las granjas que ahora se utilizan para hacer piensos fertilizantes o que se utilizan como combustibles de plantas de energia electrica De hecho EE UU podria conseguir todo el etanol que necesita usando una mezcla de por ejemplo los tallos parte no aprovechada del maiz y de la planta de maiz sin roturar mas tierras de labrantio cita requerida sin embargo habria que cultivar mas tierra para substituir ese material usado por muchos granjeros como fuente barata confiable y limpia de piensos o fertilizantes Purificacion Editar El metodo mas antiguo para separar el etanol del agua es la destilacion simple pero la pureza esta limitada a un 95 96 debido a la formacion de un azeotropo de agua etanol de bajo punto de ebullicion En el transcurso de la destilacion hay que desechar la primera fraccion que contiene principalmente metanol formado en reacciones secundarias este es el unico metodo admitido para obtener etanol para el consumo humano Para poder utilizar el etanol como combustible mezclandolo con gasolina hay que eliminar el agua hasta alcanzar una pureza del 99 5 al 99 9 cita requerida El valor exacto depende de la temperatura que determina cuando ocurre la separacion entre las fases agua e hidrocarburos Para obtener etanol libre de agua se aplica la destilacion azeotropica en una mezcla con benceno o ciclohexano De estas mezclas se destila a temperaturas mas bajas el azeotropo formado por el disolvente auxiliar con el agua mientras que el etanol se queda retenido Otro metodo de purificacion muy utilizado actualmente es la adsorcion fisica mediante tamices moleculares A escala de laboratorio tambien se pueden utilizar desecantes como el magnesio que reacciona con el agua formando hidrogeno y oxido de magnesio Sintesis quimica Editar El etanol para uso industrial se suele sintetizar mediante hidratacion catalitica del etileno con acido sulfurico como catalizador El etileno suele provenir del etano un componente del gas natural o de nafta un derivado del petroleo Tras la sintesis se obtiene una mezcla de etanol y agua que posteriormente hay que purificar mediante alguno de los procesos descritos mas arriba Segun algunas fuentes este proceso es mas barato que la fermentacion tradicional pero en la actualidad representa solo un 5 de la capacidad mundial de produccion de etanol Mezclas combustibles con etanol EditarArticulo principal Gasohol Motor tipico de un vehiculo de combustible flexible brasileno con el pequeno tanque de reserva de gasolina utilizado para el arranque en frio cuando la temperatura es inferior a 15 C Autobus E96 en Suecia desarrollado para funcionar en un motor diesel 7 Generalmente cuanto mayor es el contenido de etanol en una mezcla de gasohol mas baja es su conveniencia para los motores corrientes de automovil El etanol puro reacciona o se disuelve con ciertos materiales de goma y plasticos y no debe utilizarse en motores sin modificar Ademas el etanol puro tiene un octanaje mucho mas alto 116 AKI 129 RON que la gasolina comun 86 87 AKI 91 92 RON requiriendo por tanto cambiar el cociente de compresion o la sincronizacion de la chispa para obtener el rendimiento maximo Cambiar un coche que utilice gasolina pura como combustible a un coche que utilice etanol puro como combustible necesita carburadores y caudales mas grandes un aumento de area de cerca del 30 40 El metanol requiere un aumento uniforme mas grande de area aproximadamente 50 mas grande Los motores de etanol tambien necesitan un sistema de arranque en frio para asegurar la suficiente vaporizacion con temperaturas por debajo de 15 C a 11 C para maximizar la combustion evitar problemas de arranque con el motor frio y para reducir al minimo la no combustion de etanol no vaporizado Sin embargo una mezcla de gasolinas con un 10 a un 30 de etanol no necesita en general ninguna modificacion del motor cita requerida La mayoria de coches modernos pueden funcionar con estas mezclas sin ningun problema El gasohol E10 la variante mas comun se ha introducido por toda Dinamarca En 1989 Brasil produjo 12 mil millones litros de etanol para combustible a partir de la cana de azucar que fue utilizado para mover 9 2 millones de coches Tambien suele estar disponible en el medio Oeste de Estados Unidos y es el unico 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 ultimos motores de automovil sin modificar por lo que algunas regiones y municipios asignan por mandato los limites en la cantidad de etanol en los combustibles vendidos Una unidad para medir la cantidad de combustibles alternativos en EE UU es el galon equivalente de gasolina GEG En Espana se suelen utilizar las toneladas equivalentes de petroleo Tep En 2002 EE UU utilizo como combustible una cantidad de etanol igual a 137 petajulios PJ la energia de 1130 millones de galones de EE UU o el equivalente a 4 280 000 m de gasolina lo que representa menos del 1 del total de combustible usado ese ano El termino 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 mas bajo que el etanol puro pero mucho mayor que el de la gasolina normal La adicion de una pequena cantidad de gasolina ayuda a un motor convencional a arrancar al estar el motor y el combustible frio El E85 no contiene siempre exactamente un 85 de etanol En invierno especialmente en climas mas frios donde las temperaturas llegan a bajar de 11 C se agrega una mayor proporcion de gasolina con el fin de facilitar el arranque en frio 8 siendo sustituido el E85 por E70 en Estados Unidos 9 10 y E75 en Suecia 11 12 Normalmente el E85 ha tenido un costo similar a la gasolina pero con las grandes subidas del precio del petroleo de 2005 ha llegado a ser comun ver E85 vendido hasta por 0 18USD menos por litro que la gasolina haciendolo altamente atractivo al pequeno pero creciente numero de usuarios con coches capaces de quemarlo Desde que aparecio el modelo de 1999 va en aumento el numero de vehiculos en el mundo que se fabrican con motores capaces de funcionar con cualquier gasolina a partir del etanol desde cero hasta 85 de etanol sin modificacion Muchos coches comerciales ligeros una clase que contiene monovolumenes todoterrenos y furgonetas se disenan como vehiculos flexibles para utilizar varias combinaciones de combustible pues pueden detectar automaticamente el tipo de combustible y cambiar el comportamiento del motor principalmente la sincronizacion de la ignicion y la relacion de compresion para compensar los diversos octanajes del combustible en los cilindros del motor Produccion EditarEn 2006 la produccion mundial total de etanol en todos sus grados fue de 51 06 mil millones de litros 13 49 mil millones de galones internacionales Los dos principales productores mundiales son Estados Unidos y Brasil que juntos producen el 70 del total de etanol seguidos por China India Francia y Argentina 13 Incentivos del mercado han provocado el desarrollo de crecientes industrias en paises como Tailandia Filipinas Guatemala Colombia y Republica Dominicana 14 En Europa tanto Alemania como Espana han incrementado considerablemente su produccion de etanol El siguiente cuadro muestra la produccion de etanol entre 2014 y 2016 para los mayores productores mundiales Produccion anual de etanol por pais 2014 2016 13 Mayores paises productores millones de litros todos los grados de etanol Clasificacionmundial Pais 2016 2015 20141 Estados Unidos 58 030 56 047 54 1312 Brasil Brasil 27 615 26 850 23 4323 China China 3 199 3 078 2 4424 India 852 799 5875 Canada Canada 1650 1650 1 9316 Tailandia 1 219 1 264 1 1737 Argentina 999 799 606Etanol como combustible por pais o region EditarBrasil Editar Brasil tiene etanol como combustible disponible en todo el pais Mostrada aqui una tipica estacion de abastecimiento de Petrobras en Sao Paulo con los dos combustibles disponibles alcohol etanol marcado con A y gasolina con la letra G Articulo principal Etanol como combustible en Brasil En 2007 Brasil es el segundo mayor productor de etanol como combustible del mundo Desde hace mas de treinta anos Brasil ha desarrollado una extensa industria domestica del etanol como combustible a partir de la produccion y la refinacion de la cana de azucar Brasil produce aproximadamente 15 millones de m de etanol por ano Las fabricas del etanol en el Brasil mantienen un balance energetico positivo entre 8 3 a 10 2 veces cita requerida al quemar la parte que no produce azucar de la cana Desde 2003 la mayoria de los automoviles nuevos traen incorporada la tecnologia de motor bivalente popularmente denominados flex en Brasil la cual permite a los usuarios mezclar cualquier proporcion de etanol y gasolina en el tanque decision que depende de los precios de mercado de cada combustible Para agosto de 2008 la flota de vehiculo de combustible flexible alcanzo 6 millones de vehiculos incluyendo automoviles y vehiculos comerciales ligeros representando un 23 de la flota de vehiculos ligeros de Brasil 15 Ubicacion de las areas de mayor valor ambiental con respecto a las plantaciones de cana de azucar El Estado de Sao Paulo localizado en la Region Sudeste concentra dos tercios de los cultivos de cana de azucar 16 El exito de los vehiculos flex en conjunto con el uso obligatorio a nivel nacional de 25 de alcohol mezclado con gasolina convencional gasohol E25 para los vehiculos de motor a gasolina 17 permitieron que el consumo de etanol superase el consumo de gasolina a partir de febrero de 2008 18 19 20 Este nivel de consumo de etanol como combustible no habia sido alcanzado desde el final de la decada de los ochenta cuando el Programa Pro Alcool estaba en su mayor auge 18 21 20 Al considerar el consumo total de combustible de toda la flota incluyendo los vehiculos con motor diesel el consumo de etanol destilado de la cana de azucar en 2006 fue del 18 del consumo total de combustible del sector vial 22 23 Para algunos Brasil es considerado como la primera economia que logro un uso sostenible del etanol y el modelo a seguir por otros paises 24 Comparado con el etanol producido en Estados Unidos con base en el maiz la productividad del insumo energetico en Brasil es ocho veces mayor que la estadounidense y la productividad por hectarea es casi el doble mientras en Estados Unidos se producen entre 3 800 a 4 000 litros de etanol por hectarea plantada de maiz en Brasil se producen entre 6 800 y 8 000 litros por hectarea plantada de cana de azucar 25 26 En 2006 Brasil destino solo 1 de su area cultivable para producir el etanol mientras que Estados Unidos destino un 3 7 del total de tierras cultivables Las areas donde se cultiva la cana de azucar se concentran el estado de Sao Paulo a poco mas de 2500 km de la selva amazonica 27 Colombia Editar El programa para etanol como combustible de Colombia comenzo en 2002 ano en que el gobierno aprobo una ley que obligaba al enriquecimiento en oxigeno de la gasolina Esto se hizo inicialmente para reducir las emisiones de monoxido de carbono de los vehiculos Regulaciones mas recientes eximieron al etanol elaborado a partir de biomasa lignocelulosica de algunos impuestos que gravan la gasolina lo que hizo mas barato el etanol que la gasolina Esta tendencia se vio reforzada cuando los precios del petroleo subieron a principios de 2004 y con el el interes en combustibles renovables al menos para los vehiculos particulares Complementariamente a este programa para el etanol existe un programa para el biodiesel para oxigenar combustible diesel y para producir un combustible renovable a partir del aceite vegetal Al principio todo el interes en la produccion del etanol vino de la industria de azucar existente ya que es relativamente facil anadir un modulo para desarrollar etanol al final de una fabrica de azucar y las necesidades energeticas son similares a las que se necesitarian para producir el azucar 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 estan siendo incentivadas por tratos fiscales Ha habido interes en plantas de etanol de yuca mandioca y de nuevas plantaciones de la cana de azucar pero aun no se ha conseguido producir carbohidratos a bajo precio La primera planta de etanol para uso como combustible en Colombia comenzo a producir en octubre de 2005 con la salida de 300 000 litros al dia en Cauca Hasta marzo de 2006 cinco plantas todas en el valle del Rio Cauca departamentos de Valle Cauca y Risaralda estan operativas con una capacidad combinada de 1 050 000 litros por dia o de 357 millones de litros por ano En el Valle del Cauca el azucar se cosecha durante todo el ano y las destilerias nuevas tienen una disponibilidad muy alta La inversion total en estas plantas es de 100 millones de USD Eventualmente Colombia espera tener una capacidad de 2 500 000 litros por el dia que es la cantidad necesaria para agregar el 10 de etanol a la gasolina El etanol producido se utiliza actualmente en las principales ciudades cerca del Valle del Cauca tales como Cali y Pereira como tambien en la capital Bogota No hay suficiente produccion para el resto del pais El 31 de marzo de 2009 el gobierno colombiano decreto la introduccion paulatina de vehiculos de combustible flexible E85 La regulacion aplica a todos los vehiculos con motor a gasolina con cilindrida inferior a 2 litros que se fabriquen ensamblen importen distribuyan y comercialicen en el pais a partir del 1 de enero de 2012 El decreto ejecutivo establece que el 60 de tales vehiculos deberan tener motores flex fuel capaces de operar con gasolina o E85 o cualquier mezcla de ambos En 2014 la provision anual sube para 80 y alcanza el 100 en 2016 Todos los vehiculos con cilindrada superior a 2 litros deberan soportar E85 a partir de 2013 El decreto tambien ordena que en 2011 la infraestructura de la cadena de distribucion y venta al consumidor de gasolina debera adaptarse para garantizar la venta de E85 en todo el pais 28 La introduccion obligatoria de los vehiculos flex fuel E85 causo controversia entre los fabricantes y vendedores de autos asi como de algunos productores que reclamaron que la industria no esta en capacidad de suplir suficiente etanol para la nueva flota E85 En decreto anterior de 2007 lo que estaba previsto para 2012 era la introduccion de gasohol E20 29 30 Estados Unidos Editar Estados Unidos es el mayor productor mundial de etanol con 18 4 mil millones de litros 4 86 mil millones de galones producidos en 2006 seguido por Brasil con una produccion de 17 mil millones de litros 4 49 mil millones de galones 13 EE UU junto con Brasil destlilan 70 de la produccion mundial de etanol y en 2007 produjeron el 88 del etanol utilizado como combustible en el mundo 13 Casi la totalidad del etanol estadounidense es producido a partir de maiz que es menos eficiente que el etanol producido a partir de cana de azucar Ademas en 2007 un 25 de la produccion nacional de maiz fue desvidada para producir etanol como combustible lo que ha sido criticado y considerado como uno de los factores que influyeron en la crisis alimentaria mundial de 2007 a 2008 cambiando alimentos por combustibles Importaciones de etanol combustibleen EE UU por pais de origen 2002 2007 13 Millones de litros Pais 2007 2006 2005 2004 2003Brasil Brasil 714 7 1 641 7 118 1 314 8 0 Jamaica 284 7 252 9 137 4 138 5 148 8El Salvador El Salvador 277 5 145 7 89 7 21 6 26 1Trinidad y Tobago Trinidad y Tobago 161 6 93 9 37 9 0 0Costa Rica Costa Rica 148 8 135 9 126 4 96 1 55 6 Nota Los datos de 2007 corresponden al acumulado hasta noviembre Otra critica del uso del etanol en los Estados Unidos es su disponibilidad Apenas 600 gasolineras de un total de 200 000 tienen surtidores E85 Para solucionar esta deficiencia habria que seguir una estrategia amplia para la adopcion de surtidores para que la disponibilidad fuese satisfactoria Otro aspecto de su disponibilidad es que actualmente solo esta disponible en el medio oeste relativamente poco poblado donde se refina el etanol A 27 de abril de 2006 en EE UU hay una capacidad productiva de 16 980 98 millones de litros 4 485 9 millones de galones o unos 17 millones de m al ano y se construye para aumentarla en 8 439 58 millones de litros por ano mas 2 229 5 millones de galones o unos 8 4 millones de m Estados Unidos importa etanol producido a partir de cana de azucar de Brasil y de cuatro paises de la Cuenca del Caribe Jamaica El Salvador Trinidad y Tobago y Costa Rica En los Estados Unidos la cana de azucar se cultiva en los estados de Florida Luisiana Hawai y Texas que cuentan con el clima tropical adecuado para dicho cultivo Las primeras tres plantas destiladoras de etanol producido a partir de cana de azucar en los Estados Unidos entraran en funcionamiento en Louisiana a mediados de 2009 Se convirtieron plantas productoras de azucar en Lacassine St James y Bunkie usando tecnologia e inversion colombiana para destilar etanol a partir de cana de azucar Se espera que estas tres plantas produzcan en forma rentable 378 millones de litros 100 millones de galones de etanol en un plazo de cinco anos 31 Europa Editar El continente europeo ha sido tradicionalmente mas proclive a los coches pequenos y eficientes al contrario que en los EE UU donde los coches son de mayor cilindrada y el consumo de petroleo ha sido un tema secundario 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 interesante en una region como Europa con mucha superficie agricola y por lo tanto desechos aprovechables y una escasa disponibilidad de petroleo Esto esta cambiando en los ultimos anos ya que las empresas de automoviles europeas comienzan a desarrollar nuevos modelos optimizados para el mejor aprovechamiento del combustible vegetal en cuestion Un ejemplo es el motor BioPower desarrollado por la empresa sueca de automoviles Saab En Europa en 2006 Francia ocupo el primer lugar en produccion de etanol seguida de Alemania y Espana Venezuela Editar Solo como aditivo para la gasolina sin plomo aquella preparada sin la adicion de Tetraetilo de Plomo llamada comunmente gasolina verde Mexico Editar Desde que Brasil ha sacado al mercado los automoviles de combustible flexible algunos inversores privados han planteado la posibilidad de fabricar etanol a partir de la cana de azucar como se hace en dicho pais esto abriendo la posibilidad de suministrar a Pemex que se encargaria de distribuir el combustible en formatos E10 E20 o E85 para asi comenzar a disminuir la dependencia del petroleo extranjero y la incapacidad de procesar el petroleo extraido La idea de introducir biocombustibles al pais a base de etanol ha tenido una historia muy controvertida por un lado encontramos quienes apoyan la medida pues con esto se reducirian las emisiones contaminantes en zonas donde es alta la concentracion de automoviles principalmente las 3 areas metropolitanas mas importantes del pais asi como detractores quienes mencionan que la produccion es inviable y que para tener ventaja en esto se deberian construir plantas que procesen los productos en multiples alternativas para no sacrificar la produccion alimenticia 32 Se han planteado mas modos de producir etanol aparte de la cana de azucar otro de ellos implica producirlo a partir de algas o bioetanol a base de agave para poder comenzar a usar los vehiculos de combustible flexible ya sean de estandar brasileno o estandar estadounidense E85 En el ano 2006 se inicio la construccion de 3 plantas de etanol en el estado de Sinaloa estas produciran este mismo como un biocombustible 33 En el ano 2008 se publico la Ley de Promocion y Desarrollo de los Bioenergeticos en la cual restringe el uso del maiz como insumo para la produccion de etanol anhidro posteriormente se publico su Reglamento y los Lineamientos para el Otorgamiento de Permisos para la Produccion el Almacenamiento el Transporte y la Comercializacion de Bioenergeticos del tipo Etanol Anhidro y Biodiesel Las autoridades competentes para regular en materia de Bioenergeticos es la Secretaria de Energia la Secretaria de Agricultura Ganaderia Desarrollo Rural Pesca y Alimentacion y la Secretaria de Medio Ambiente y Recursos Naturales En 2009 se comenzo a usar una mezcla de gasohol E5 a E10 aproximadamente en las gasolinas suministradas en las 3 areas metropolitanas mas importantes del pais esto como prueba piloto para verificar la viabilidad a mediano y largo plazo y su puesta en marcha en todo el pais en el menor tiempo posible En 2010 Brasil elimino los aranceles de importacion que tenia el etanol para poder cooperar tecnologicamente con Mexico y ayudarlo a producir etanol para su mercado interno y ambos poder exportar el combustible a los Estados Unidos asi como introducir al pais los vehiculos de combustible flexible e incentivar su produccion en los modelos que se fabriquen en el mismo 34 Las principales ventajas de esto es la reactivacion del campo mexicano asi como la ayuda necesaria para disminuir la contaminacion en el pais a pesar de los multiples tropiezos para ayudar a Pemex a producir el biocombustible ya hay plantas de etanol en construccion y en funcionamiento Actualmente una empresa importadora vende oficialmente los kits de conversion a etanol para su venta en el pais en teoria puede decirse que casi cualquier vehiculo se le puede instalar para convertirlo en un vehiculo flex para usar cualquier proporcion gasolina etanol o etanol anhidro con un minimo de porcentaje de humedad La empresa tambien oferta un destilador de etanol casero con un precio cercano a los 20 000 dolares demostrando que aun con el atraso de las leyes se esta dando un verdadero impulso al etanol como combustible en el pais 35 En Veracruz en agosto de 2011 se firmo un convenio con la compania brasilena Corporativo Odrebecht se anuncio la construccion de una planta para fabricar Etanol asi mismo la implementacion de transporte publico propulsado con biocombustibles Comparacion entre Brasil y los Estados Unidos EditarLa industria de etanol destilado a partir de cana de azucar desarrollada en Brasil es mucho mas eficiente que la industria estadounidense basada en insumos de maiz En 2007 las plantas destiladoras brasilenas producian etanol a 0 22 USD por litro en comparacion con los 0 30 USD por litro del etanol obtenido con maiz 36 La importacion del etanol brasileno hacia Estados Unidos es gravado con un arancel de 0 54 USD por cada galon importado Los paises de la Cuenca del Caribe estan exentos del arancel gracias a los tratados de libre comercio vigentes Este impuesto de importacion que fue implantado en 1980 se ha mantenido para compensar la deduccion del impuesto sobre la renta de 0 51USD por galon de etanol mezclado en el pais que fue otorgado por el Gobierno Federal hasta 2008 y que fue reducido a 0 45 a partir de 2009 Esta deduccion se aplica independientemente del origen del etanol 17 37 38 39 Otras variables importantes que diferencian la produccion en los dos mayores productores de etanol del mundo se presentan en el siguiente cuadro comparativo Comparacion de las principales caracteristicas de la industria de etanol en los Estados Unidos y BrasilCaracteristica Brasil Brasil Estados Unidos Unidades comentarioPrincipal materia prima insumo agricola Cana de azucar MaizProduccion total de etanol en 2008 13 6 472 9 000 Millones de galones liquidos EUATotal de tierras cultivables 40 355 270 1 Millones hectareas Area total plantada del cultivo para producir etanol 27 25 3 6 1 10 3 7 Millones hectareas total arable en el ano 2006 Productividad por hectarea plantada 27 41 25 26 6 800 8 000 3 800 4 000 Litros de etanol por hectarea producidos Balance energetico producto insumos 17 25 42 8 3 a 10 2 veces 1 3 1 6 veces Relacion de la energia obtenida del etanal energia gastada en su produccion Reduccion emisiones gases de efecto invernadero 43 25 44 86 90 2 10 30 2 de emisiones evitadas al sustituir gasolina sin cambios en uso del sueloIntensidad de carbono ciclo de vida completo 45 46 73 40 105 10 3 Gramos of CO2 equivalente liberado por megajulio de energia producida incluyendo cambios en el uso de la tierra 44 Tiempo de restitucion del carbono por uso de tierras nuevas 47 17 anos 4 93 anos 4 Suponiendo escenarios Fargione et al 48 con cambios en el uso del sueloFlota de vehiculos flexibles autos y veh carga liviana 49 50 51 52 7 5 millones 8 millones Brasil hasta abril de 2009 flota usa E25 a E100 EE UU hasta inicios 2009 solo usa E85 Gasolineras con etanol disponible en el pais 35 000 100 1 963 1 del total de gasolineras en cada pais Brasil hasta octubre de 2008 53 y EEU hasta marzo de 2009 54 Participacion de mercado del consumo de etanol 18 19 23 55 50 5 4 del consumo total en base volumetrica Brasil hasta abril de 2008 y EE UU hasta diciembre de 2006Costo de produccion USD galon 41 0 83 1 14 2006 2007 para o Brasil 22 litro 2004 para EEU 35 litro Subsidio gubernamental en USD 38 39 0 0 45 galon EE UU a partir de enero de 2009 En Brasil la produccion de etanol ya no es subsidiada 6 Aranceles de importacion en USD 17 37 0 0 54 galon Brasil no importa etanol y la mayoria de las importaciones de etanol en EE UU provienen de BrasilNotas 1 Solamente EUA contiguo excluyendo Alaska 2 Supone que no hay cambios en el uso del suelo 44 3 Segun el Estandar de Combustibles Bajos en Carbono de California estimado para el etanol de maiz producido en el Medio Oeste estadounidense La intensidad de carbono de la gasolina E10 de California es de 95 86 45 46 4 Supone cambios en los usos del suelo con el cultivo cana de azucar en el cerrado brasileno y del maiz en la pradera central estadounidense 48 5 Al considerar los vehiculos de motor diesel el uso de etanol en el sector vial fue cercano al 16 9 en 2007 56 6 Aunque el etanol brasileno ya no es subisidiado el precio de la gasolina tiene altos impuestos para favorecer el consumo de etanol combustible alrededor de 54 Desde finales de julio de 2008 el precio promedio al consumidor de la gasolina era de USD 6 00 por galon mientras que el precio medio en EEU era de USD 3 98 por galon 57 En Brasil el ultimo ajuste en el precio al consumidor de la gasolina ocurrio a finales de 2005 cuando el precio del petroleo estaba en el orden de USD 60 por barril 58 Etanol e hidrogeno EditarEl hidrogeno se esta analizando como combustible alternativo creando la economia del hidrogeno Dado que el hidrogeno en su estado gaseoso ocupa un volumen muy grande comparado a otros combustibles la logistica se convierte en un dificil problema Una posible solucion es utilizar el etanol para transportar el hidrogeno en la molecula de etanol para despues liberar el hidrogeno del carbono asociado en un reformador de hidrogeno y asi alimentar una celda de combustible con el hidrogeno liberado Alternativamente algunas celdas de combustible Direct Ethanol Fuel Cell DEFC se pueden alimentar directamente con etanol o metanol A fecha de 2005 las celulas de combustible pueden procesar el metanol mas eficientemente que el etanol A principios de 2004 los investigadores de la universidad de Minnesota anunciaron la invencion de un reactor simple de etanol combustible con el que se alimentaria que a traves de un apilado de catalizadores emitiria hidrogeno que a su vez podria ser utilizado en la pila de combustible El dispositivo utiliza un catalizador del rodio cerio para la reaccion inicial que ocurre a una temperatura de cerca de 700 C Esta reaccion inicial mezcla el etanol el vapor de agua y el oxigeno y produce considerables cantidades de hidrogeno Desafortunadamente tambien da lugar a la formacion de monoxido de carbono una sustancia que obstruye la mayoria de las celulas de combustible y se debe pasar a traves de otro catalizador en el que se convertira en dioxido de carbono Por otra parte el monoxido de carbono inodoro incoloro e insipido tambien representa un peligro toxico significativo si se escapa a traves de la celda de combustible o en los conductos entre las secciones cataliticas Los productos resultantes del dispositivo son gas de hidrogeno casi un 50 nitrogeno 30 y un 20 restante constituido fundamentalmente por dioxido de carbono El nitrogeno y el dioxido de carbono son bastante inertes cuando la mezcla se bombea en una celula de combustible apropiada El dioxido de carbono se libera nuevamente a la atmosfera donde puede ser reabsorbido por la planta de la que se extrae el etanol cerrando asi el ciclo El ciclo en teoria no presenta un aumento neto de dioxido de carbono aunque se podria discutir que mientras esta en la atmosfera actua como gas invernadero Balance de energia EditarPara que el etanol contribuya perceptiblemente a las necesidades de combustible para el transporte necesitaria tener un balance energetico neto o Tasa de retorno energetico positivo Para evaluar la energia neta del etanol hay que considerar la cantidad de energia contenida en el producto final etanol frente a la cantidad de energia consumida para hacer el etanol como por ejemplo el diesel usado en tractores Tambien hay que comparar la calidad del etanol frente a la gasolina refinada asi como la energia consumida indirectamente por ejemplo para hacer la planta de proceso de etanol Aunque es un asunto que crea discusion algunas investigaciones sugieren que el proceso para crear una unidad de energia mediante etanol toma igual o mayor cantidad de energia proveniente combustibles fosiles diesel gas natural y carbon Es decir la energia necesaria para mover los tractores para producir el fertilizante para procesar el etanol y la energia asociada al desgaste en todo el equipo usado en el proceso conocido en economia como amortizacion del activo puede ser mayor que la energia derivada del etanol al quemarse Se suelen citar dos defectos de esta argumentacion como respuesta 1 no se hace caso la calidad de la energia cuyos efectos economicos son importantes Los efectos economicos principales de la comparacion son los costes de la limpieza de contaminacion del suelo que provienen derrames de gasolina al ambiente y costes medicos de la contaminacion atmosferica resultado del refinado y de la gasolina quemada 2 la inclusion del coste de desarrollo de los complejos manufactureros de etanol inculca un prejuicio contra ese producto basado en la preexistencia de las plantas de refinado de la gasolina La decision ultima se deberia fundar sobre razonamientos economicos y sociales a largo plazo El primer argumento sin embargo sigue debatiendose No tiene sentido obtener 1 litro de etanol si para ello se requiere quemar 2 litros de gasolina o de etanol La mayor parte de la discusion cientifica actual a la hora de evaluar el balance energetico tanto del etanol como de las demas fuentes de energia se centra en donde establecer los limites del computo es decir cuan completo y exhaustivo debe ser el esquema de gastos e ingresos de energia derivados de la fabricacion del etanol Se discute por ejemplo si se deben incluir temas como la energia requerida para alimentar a la gente que cuida y procesa el maiz o para levantar y reparar las cercas de la granja incluso la cantidad de energia que consume un tractor Ademas no hay acuerdo en que clase de valor dar para el resto del maiz como el tallo por ejemplo lo que se conoce comunmente como coproducto Algunos estudios propugnan que es mejor dejarlo en el campo para proteger el suelo contra la erosion y para agregar materia organica Mientras que otros queman el coproducto para accionar la planta del etanol pero no evitan la erosion del suelo que resulta lo cual requeriria mas energia en forma de fertilizante Dependiendo del estudio la energia neta varia de 0 7 a 1 5 unidades de etanol por unidad de energia de combustible fosil consumida En comparacion si el combustible fosil utilizado para extraer etanol se hubiese utilizado para extraer petroleo y gas se hubiesen obtenido 15 unidades energeticas de gasolina un orden de magnitud mayor Pero la extraccion no es igual que la produccion cada litro de petroleo extraido es un litro de petroleo agotado Para comparar el balance energetico de la produccion de la gasolina a la produccion de etanol debe calcularse tambien la energia requerida para producir el petroleo de la atmosfera y para meterlo nuevamente dentro de la tierra un proceso que haria que la eficiencia de la produccion de la gasolina fuese fraccionaria comparada a la del etanol Se calcula que se necesita un balance energetico de 200 2 unidades de etanol por unidad de combustible fosil invertida antes de que la produccion en masa de etanol llegue a ser economicamente factible Efectos ambientales EditarContaminacion del aire Editar El etanol es una fuente de combustible que arde formando dioxido de carbono y agua como la gasolina sin plomo convencional Para cumplir la normativa de emisiones se requiere la adicion de oxigeno para reducir emisiones del monoxido de carbono El aditivo metil tert butil eter actualmente se esta eliminando debido a la contaminacion del agua subterranea por lo tanto el etanol se convierte en un atractivo aditivo alternativo Como aditivo de la gasolina el etanol al ser mas volatil se lleva consigo gasolina lanzando asi mas compuestos organicos volatiles VOCs Volatil Organic Compounds Considerando el potencial del etanol para reducir la contaminacion es igualmente importante considerar el potencial de contaminacion del medio ambiente que provenga de la fabricacion del etanol En 2002 la supervision de las plantas del etanol revelo que lanzaron VOCs en una tasa mucho mas alta que la que se habia divulgado anteriormente Se producen VOCs cuando el pure fermentado de maiz se seca para venderlo como suplemento para la alimentacion del ganado Se pueden unir a las plantas oxidantes termales u oxidantes cataliticos para consumir los gases peligrosos Contaminacion del agua Editar Las vinazas constituyen un sub producto de procesos de destilacion y fermentacion de azucares provenientes de melazas de cana de azucar de azucares obtenidos del agave y de granos en general Cabe senalar que por cada litro de etanol producido a partir de melazas de cana se generan 13 litros de vinazas que contienen una carga organica altisima compuestos toxicos y recalcitrantes como las melanoidinas e importantes cantidades de potasio Efectos del etanol en la agricultura Editar Los ecologistas han hecho algunas objeciones a muchas practicas agricolas modernas incluyendo algunas practicas utiles para hacer el bioetanol mas competitivo Los efectos sobre los campos afectarian negativamente a la produccion para consumo alimentario de la poblacion Plomo Editar En el pasado cuando los granjeros destilaban su propio etanol utilizaban a veces los radiadores como parte del alambique Los radiadores contenian a menudo plomo que contaminaba el etanol El plomo pasaba al aire al quemarse el combustible contaminado generando problemas de salud saturnismo Sin embargo esta 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 mayoria de los paises Hoy dia el etanol para uso como combustible se produce casi exclusivamente en plantas construidas ad hoc evitando asi cualquier remanente de plomo Economia EditarDependencia del petroleo Editar A diferencia del petroleo extraido de unos yacimientos no existentes en todas las regiones casi cualquier pais con suficiente terreno en su territorio y siempre y cuando este dispuesto a importar la comida del exterior puede producir etanol para su uso como combustible El etanol es pues una alternativa interesante que puede incluso ayudar a mitigar las tensiones internacionales derivadas de la dependencia y adiccion de algunos paises por el petroleo si bien esto dependera del balance energetico o TRE y no tanto del economico El cultivo y procesado de agro combustibles se realiza actualmente con petroleo tanto por el uso de agroquimicos como de maquinaria por lo que en el mejor de los casos si el TRE resulta ser positivo el proceso equivaldra a un aumento del rendimiento energetico del petroleo Actualmente sin embargo segun muchos estudios el ciclo de vida completo incorporando por ejemplo la energia necesaria para producir y reparar la maquinaria agricola y la usada en el proceso de destilacion y fermentacion el balance es negativo es decir consume mas energia fosil que la renovable que produce La deforestacion y la disminucion de tierra cultivada para alimentacion con la subsiguiente aparicion del hambre son otros de los grandes problemas que plantea el etanol Vease tambien Editar Portal Energia Contenido relacionado con Energia Portal Ecologia Contenido relacionado con Ecologia Biobutanol Biocarburante Biocombustible Biodiesel Biogasolina Bioplastico Canamo Celda de combustible y vehiculo de hidrogeno Combustible algal Crisis energetica Debate entre comida y combustibles 2 5 dimetilfurano Estandar de combustibles bajos en carbono Etanol Etanol como combustible en Brasil Eter dimetilico Gasohol Metanol Metanol combustible MTBE Petroleo Propulsion alternativa Vehiculo de combustible flexibleNotas EditarEl 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 energetico mejore o el uso de etanol se extienda creandose economias de escala que pueden no solo abaratar costes sino tambien mejorar el balance Algunos datos aparecidos en el articulo dependen del estudio del que provienen y de las hipotesis del que parta este Referencias Editar Alternative Fuels Data Center Ethanol Feedstocks afdc energy gov Consultado el 12 de marzo de 2021 Cortes Sanchez Maria Dolores 5 de marzo de 2021 Biocombustibles tipos y estrategias de produccion Universidad Pablo de Olavide Consultado el 12 de marzo de 2021 Monbiot George 2008 Calor Como parar el calentamiento global Barcelona RBA libros ISBN 978 84 9867 053 0 Giampietro M and Mayumi K 2009 The Biofuel Delusion The fallacy of large scale agro biofuels production Earthscan Research Edition London Valencia contara con la primera planta del mundo para reconvertir los residuos citricolas iniciativa basada en las investigaciones de los profesores de la Universidad Politec Archivado desde el original el 5 de febrero de 2009 Consultado el 2009 Valencia albergara la primera planta del mundo que hara combustible con citricos Consultado el 2009 https 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