¿Cuáles son los biocombustibles?

La situación climática actual hace urgente el buscar alternativas a los combustibles fósiles con el fin de mitigar los efectos negativos que éstos tienen en nuestro medio ambiente. Una de estas opciones se encuentra en el uso de biocombustibles. ¿Te interesa saber más sobre ellos, qué son y lo que pueden hacer por nuestro entorno? Entonces, te invitamos a seguir leyendo.

ÍNDICE

1. Daño de los combustibles fósiles
   
2. ¿Qué son los biocombustibles?
   
3. Generaciones de biocombustibles
   
4. Ejemplos de biocombustibles
   
5. Ventajas y desventajas de los biocombustibles
   
6. Métodos de obtención de biocombustibles
   
7. Producción y uso de biocombustibles en el mundo
   
8. Desarrollo del mercado de biocombustibles
   

Daño de los combustibles fósiles

Como ya mencionamos, los combustibles derivados de materias orgánicas son una respuesta para remediar algunas de las afectaciones generadas por aquellos provenientes de fósiles. No obstante lo anterior, antes de hablar de lleno sobre los biocombustibles, resulta necesario hacer hincapié en por qué debemos de buscar activamente un cambio y dejar de usar los combustibles fósiles.

Como sabemos, los combustibles fósiles son fuentes de energía que provienen de materia compuesta por los fósiles vegetales y animales resultantes de la descomposición y refinamiento. Los más utilizados son las gasolinas, distintos tipos de carbón y el gas natural.

A pesar de que han impulsado en gran medida a la humanidad y su desarrollo –permitiéndonos llevar a cabo muchas de las actividades que hoy realizamos–, su obtención y explotación representa un enorme daño para nuestro medio ambiente.

Tan sólo en el año 2018, 89% de las emisiones globales de dióxido de carbono (CO2) provinieron del uso de combustibles fósiles, según indica el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés). 

Esto resulta alarmante, pues el CO2 es uno de los llamados “Gases de efecto invernadero”. Estos contribuyen al calentamiento global y al cambio climático, pues una vez que suben a la atmósfera, atrapan el calor y evitan que pueda ser expulsado; debido a lo anterior, éste queda retenido en la Tierra lo que provoca un aumento en su temperatura.

Debido a lo mencionado, el uso de combustibles fósiles puede provocar severos daños al equilibrio ecológico de nuestro planeta, lo que conlleva consecuencias como:

• Aumento exponencial de sequías

• Fenómenos meteorológicos más severos

• Incremento en los niveles del mar

• Pérdida de especies animales y vegetales

• Pérdida de hábitats y entornos naturales

• Escasez de alimentos

• Mayores riesgos para la salud

¿Qué son los biocombustibles?

Se le conoce como “biocombustible” a aquellas fuentes de energía producidas a partir de materia orgánica, como plantas, madera, caña de azúcar y diversos desechos industriales y domésticos. Dentro de los biocombustibles están aquellos que se encuentran en estado sólido, como la biomasa, y otros líquidos o gaseosos, como el biodiesel.

Este tipo de combustibles tienen una renovación rápida, contrario a los combustibles fósiles, y además de reducir las emisiones de CO2, contribuyen a impulsar un modelo de economía circular.

Generaciones de biocombustibles

Para la clasificación de este tipo de fuentes de energía renovables se utiliza la palabra “generaciones”; con ello, también se establece la evolución en su desarrollo y uso. A continuación desglosamos cada una de ellas.

Primera generación

Los biocombustibles de primera generación son aquellos que se producen por medio de cultivos con fines alimenticios; dentro de ellos se contemplan azúcar, almidón, aceite vegetal, grasas animales. Estos son usados para producir biodiésel o etanol.

De acuerdo con Matin Qaim, investigador de la Universidad de Bonn, Alemania, 10% de todos los granos que se destinan principalmente como alimento son usados como combustible. Debido a esto, se generó una controversia respecto al uso de las cosechas, razón por la cual se desarrolló una segunda generación.

Segunda generación

Los biocombustibles de segunda generación utilizan uno de los recursos orgánicos más abundantes en el planeta: la lignocelulosa. Esta es la biomasa compuesta de materia vegetal seca que puede clasificarse de la siguiente forma:

• Virgen: La que proviene de plantas terrestres como árboles, pastos y arbustos.

• Residual: Se refiere a los residuos derivados de la agricultura, como restos de maíz, caña de azúcar, etc.

• Cultivos energéticos: Son aquellos sembrados específicamente para ser utilizados como combustible, como la hierba de cambio o la llamada hierba de elefante.

Aunque su procesamiento no está libre de generar gases de efecto invernadero, sí las reduce en gran medida.

Tercera generación

A la tercera generación pertenecen los combustibles producidos a partir de algas cultivadas en agua salada, dulce e incluso residuales.

La tercera generación de biocombustibles corresponde a aquéllos que se producen a partir de algas. La producción de aceite o combustible de algas conlleva la fermentación del carbohidrato del alga. Su uso tiene un bajo impacto en el medio ambiente; sin embargo, su producción conlleva un gasto considerable.

Cuarta generación

Por último, este tipo de combustibles orgánicos son considerados en una fase teórica de desarrollo, pues comprende a aquellos hechos por organismos como algas y bacterias diseñadas para este fin mediante bioingeniería.

Este tipo de biocombustibles resultaría ampliamente benéfico para la humanidad, pues su producción no necesitaría de tierras; no obstante, debido a que aún se encuentran en periodos tempranos de desarrollo, su costo es muy elevado.

Ejemplos de biocombustibles

Además de clasificarlos a través de su generación, podemos separar los combustibles por medio de su estado. A continuación te mencionamos algunos ejemplos:

Gaseosos

• Biogás

Se le conoce como biogás al metano (CH4) producido tras la digestión anaerobia de materia orgánica. Puede ser usado para cocinar, pero también puede emplearse para generar electricidad y calor mediante un motor de gas.

De acuerdo a algunas estimaciones, su uso reduce hasta en un 20% las emisiones de CO2, comparadas con el diésel.

• Syngas

El gas de síntesis o “syngas” es un gas que resulta de la mezcla de monóxido de carbono, hidrógeno y distintos hidrocarburos. Es resultado de la gasificación, es decir, la combustión parcial de la biomasa y se usa comúnmente en motores de combustión interna para generar electricidad o energía térmica; también es usado para producir metanol o un sustituto del diesel.

Líquidos

• Biobutanol

Como su nombre puede sugerir, el biobutanol es un alcohol derivado de la fermentación acetona-butanol-etanol. Se trata de un motor que puede sustituir a la gasolina sin mucho riesgo, pues corroe menos que otros biocombustibles, es menos volátil y su uso no implica la modificación de los motores.

• Biodiésel

El biodiésel se obtiene por medio de una reacción química conocida como transesterificación. En este proceso se utilizan grasas animales, aceites vegetales para producir un líquido muy parecido al diésel. Su uso disminuye en un 60% los niveles de CO2 en comparación con el diésel regular.

• Bioetanol

El bioetanol es un alcohol obtenido gracias a la fermentación de materiales orgánicos como caña de azúcar, cereales o raíces, como la remolacha. Esta fuente de energía renovable genera una menor cantidad de CO2 al ser utilizada; además, puede ser empleada para el transporte, generar energía eléctrica o calor.

• Diesel renovable

También conocido como Aceite Vegetal Hidrogenado (HVO, por sus siglas en inglés), se obtiene a partir de los triglicéridos y las moléculas de hidrógenos. Puede usarse en motores diésel de forma directa o mezclado con diésel de orígen fósil.

Ventajas y desventajas de los biocombustibles

Al provenir de recursos naturales de fácil renovación, los combustibles biológicos nos brindan diversas oportunidades y beneficios a favor de nuestro medio ambiente; a pesar de esto, su uso también conlleva ciertas desventajas.

Ventajas

Bajo costo económico

Tanto para productores, como para consumidores, los biocombustibles implican un costo reducido. Dado que para su obtención se pueden utilizar residuos urbanos e industriales, la producción de éstos puede resultar en un reducido costo económico. Además, a medida que el uso de este tipo de combustibles se generalice en distintos territorios, es probable que su precio se reduzca.

Fuentes renovables

Es ampliamente sabido que los combustibles fósiles son energías no renovables, lo que significa que los recursos de donde procede tardan un tiempo extremadamente prolongado para regenerarse. Esto implica que si el ritmo de consumo supera ampliamente su producción existe un riesgo real de su agotamiento.

Este no es el caso de los biocombustibles, pues se tratan de un recurso renovable de fácil acceso, por lo que resulta altamente improbable que se agote.

Reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero

Además de ser una energía renovable, también reducen en gran medida las emisiones de gases de efecto invernadero, comparadas con aquellas provenientes de los combustibles fósiles. Algunos biocombustibles llegan a reducir esta cifra hasta en un 90%, lo que resulta en un beneficio notable para el medio ambiente y, por supuesto, para nosotros.

Seguridad energética para los países sin reservas de combustible

No todos los países en el mundo producen la cantidad de petróleo y otros combustibles fósiles que consumen y otros más no cuentan con las reservas suficientes para garantizar la realización de todas sus actividades sin depender de la importación. Gracias al uso de biocombustibles, esta situación puede ser remediada.

Los recursos necesarios para producir los distintos tipos de biocombustibles son más ubicuos y de fácil acceso para naciones que no cuentan con abastecimiento directo de petróleo. Esto hace más sencilla su obtención y reserva, para que los países puedan tener una mayor seguridad energética sin depender de las importaciones.

Desventajas

Riesgos alimentarios

Si se utilizan únicamente biocombustibles de primera generación, basados en recursos que bien podrían ser usados como alimento, la demanda creciente de combustibles podría poner en riesgo la estabilidad alimentaria de algunos países.

Uso de fertilizantes

Se debe cuidar el tipo de fertilizantes usados en la siembra dedicada para los combustibles, pues algunos tipos erosionan la tierra y pueden llegar a contaminar el agua.

Dependencia del clima

Al estar basados en cierto tipo de cosechas, la producción de algunos tipos de biocombustibles depende del clima para el buen desarrollo de los cultivos, lo que puede llevar a un desabasto si no se tiene una correcta planeación.

Métodos de obtención de biocombustibles

Los procesos más utilizados para el procesamiento de biomasa en distintos biocombustibles corresponden a aquellos de naturaleza termoquímica. A continuación te hablaremos más detalladamente sobre algunos de los más importantes.

• Torrefacción

  Este involucra pasar la lignocelulosa por temperaturas de entre 230 y 300ºC. Así, el agua y los compuestos volátiles se evaporan, para un mejor aprovechamiento de la energía.

• Licuación

  En este proceso la biomasa se somete a temperaturas de entre 280ºC y 370ºC con una presión de (4-22 MPa). La licuación se hace en presencia de agua para llevar a cabo una hidrólisis que rompa las moléculas de azúcares.

• Pirólisis

  La pirólisis se destaca por ser un proceso ausente de oxígeno. Aunque se divide en dos procesos (rápida y lenta), en ambos casos se somete la biomasa a temperaturas que oscilan entre los 400ºC a 700ºC y la presión atmosférica.

• Gasificación

  Como mencionamos anteriormente, este es el método empleado para generar syngas o gas de síntesis. Bajo este proceso, la biomasa es sometida a temperaturas de entre 700ºC y 900ºC, y a altas presiones.

Producción y uso de biocombustibles en el mundo

Aunque la producción y uso de biocombustibles en el mundo aún no supera aquella de los combustibles fósiles, se espera un aumento considerable en ambos rubros conforme se popularice su tecnología y se continúe en el desarrollo de tecnologías para obtenerlos.

La Agencia Internacional de Energía (IEA, por sus siglas en inglés) estima que, para el período 2023-2025, el promedio de producción de los principales biocombustibles a nivel mundial sea de 182 mil millones de litros, lo que se compara con los 162 mil millones que se produjeron en el año 2021.

El país que más produce biocombustibles es Estados Unidos con 940 mil barriles diarios; en segundo lugar se encuentra Brasil, país en donde se generan 449 mil barriles diarios; por otro lado, Alemania produce 68 mil barriles, lo que la otorga el tercer lugar, de acuerdo con información del Foro Económico Mundial.

Desarrollo del mercado de biocombustibles

La reciente emergencia sanitaria por COVID-19 suscitó un declive en la demanda de combustibles durante el año 2020. Pese a que el uso industrial de combustibles fósiles fue el menor afectado, sí hubo un notorio decremento en el consumo de aquél que se usa para el transporte global de bienes y mercancías.

Esto también afectó el mercado de los biocombustibles en distintas maneras. Estados Unidos y Brasil, dos de los principales productores de este tipo de combustibles, redujeron el consumo y demanda de bioetanol. Por su parte, Indonesia y Tailandia aumentaron su uso de biodiésel, mientras que paralelamente disminuyeron su consumo de diésel.

A pesar de que el consumo de biocombustibles vivió un declive en el año 2020, esto trajo como consecuencia la implementación de políticas nuevas y subsidios gubernamentales que impulsan su desarrollo y demanda, lo que vuelve a colocar al mercado de biocombustibles en un crecimiento constante durante los siguientes años.

Como pudiste notar, el futuro de los combustibles y la energía se encuentra en alternativas que favorezcan a nuestro medio ambiente, sin descuidar las actividades que realizamos, tanto individual como colectivamente. Por ello, resulta vital para las industrias estar actualizadas y conocer cuáles son esos esfuerzos que nos llevan a realizar una acción ecológica, así como las formas en que pueden beneficiarse de ellas.