Marco Teorico

También llamados biocarburantes, los biocombustibles son una mezcla de diferentes hidrocarburos que se unen formando una sustancia (combustible), que se deriva de la biomasa la cual, a través de un proceso biológico espontaneo o provocado se puede sacar provecho como una fuente de energía, ya sea energía eléctrica (en el sector de abastecimiento de ciudades) o en forma líquida (en el sector motorizado y de transporte).

Los biocombustibles están compuestos de 4 generaciones:

PRIMERA GENERACION

En esta generación se toma como base los productos agrícolas conformándolo de las partes alimenticias de las plantas ya que en ellas hay un alto contenido de azúcares, almidones y aceites; como por ejemplo el jugo de la caña de azúcar, granos de maíz, jugo de remolacha o betabel, aceite de girasol, aceite de soya, aceite de palma, aceite de ricino, aceite de coco, aceite de semilla de algodón, aceite de maní o cacahuate, entre otros. También se puede obtener gracias a las grasas animales, grasas de aceite y desperdicios sólidos orgánicos.

Los biocombustibles son producidos empleando tecnología convencional como la fermentación (para azucares y carbohidratos), transesterificacion (para los aceites y las grasas), y la digestión anaerobia (para los desperdicios orgánicos). De estos procesos se obtiene el etanol, metanol, y n-butanol(a partir de azucares), biodiesel (a partir de los aceites), y biogás (mezcla de metano y anhídrido carbónico, también conocidos como gas natural y dióxido de carbono respectivamente, obtenida a partir de los desperdicios orgánicos).

SEGUNDA GENERACION

En esta generación se toma como base los residuos agrícolas y forestales compuestos de celulosa, como por ejemplo el bagazo de la caña de azúcar, el rastrojo de maíz ( tallo , hojas y olote) , paja de trigo , aserrín , hojas y ramas secas de arboles.

Los procesos de producción tienen un alto nivel de complejidad, entre los que se destacan la sacarificación-fermentación y el proceso GTL (Gas To liquids) y proceso BTL (Biomass To Liquids), los cuales consisten en la gasificación del carbón y de la materia lignocelulosica de la biomasa, para después sintetizar algún combustible liquido como el etanol. Mediante los procesos de segunda generación se fabrica el etanol, metanol, gas de síntesis (mezcla de anhídrido carbonoso, más conocido como monóxido de carbono, e hidrogeno) biodiesel, 2.5-dimetulfurano (DMF) entre otros.

TERCERA GENERACION

En esta generación se toma como base vegetales no alimenticios de crecimiento rápido ya que estos contienen una alta densidad energética almacenada en sus componentes químicos, por lo cual son denominados como “cultivos energéticos”; como por ejemplo pastos perennes , árboles y plantas de crecimiento rápido , y las algas verdes o verdeazules.

La obtención de biocombustibles se encuentra en etapa de desarrollo, sin embargo, se ha podido producir biodiesel y etanol, a nivel de planta piloto.

CUARTA GENERACION

En esta generación se toma como base la producción a a través de bacterias genéticamente modificadas, las cuales emplean anhídrido carbónico (CO2= o alguna otra fuente de carbono para la obtención de los biocombustibles. A diferencia de las otras generaciones en las que también se pueden implementar bacterias y organismos genéticamente modificados como insumo para realizar alguna parte de los procesos, en esa generación, la bacteria es la encargada de toda la producción del biocombustible.

Actualmente esta generación de combustibles se encuentra en fase teórica, solo se conoce la posible rusa de síntesis del etano a partir del anhídrido carbónico, sin embargo depende totalmente de la información genética de una bacteria artificial y puede tener limitaciones termodinámicas importantes.

Como es sabido, la humanidad ha hecho uso de la biomasa por varios miles de años. El uso directo de la misma sin procesamiento alguno podría constituir una generación Cero de los biocombustibles, entre los cuales se pueden mencionar a la lecha, la paja de trigo, el rastrojo de otras plantas de cultivo, el estiércol del ganado y el carbón vegetal.

Teniendo en cuenta que los biocombustibles son cualquier tipo de combustible en cualquier estado (líquido, solido, gaseoso) que se crea a base de biomasa (materia orgánica de origen animal o vegetal) tiene como derivados El bioetanol, el metanol, el biodiesel y el biogás.

 BIOETANOL: El Etanol es un combustible, es decir, libera significativas cantidades de calor al quemarse 1, lo cual crea la posibilidad de hacer que la combustión sea más pura y más limpia y que tenga un mejor desempeño en motores lo que ayuda a reducir emisiones contaminantes para con la gasolina.

La producción de bioetanol se da a base de maíz, sorgo dulce, trigo, caña de azúcar, yuca, residuos de maíz y residuos vegetales:

     -MAIZ: Siendo uno de los materiales orgánicos para la producción de biocombustibles, el maíz a través del proceso de hidrolisis (rompimiento o degradación) libera enzimas energéticas de las cuales se obtiene el almidón de la glucosa de las cadenas polisacaridas de este; y mediante el uso de levaduras, el jarabe de glucosa se convierte en etanol teniendo como proceso el uso de bacterias termo-resistentes que son capaces de resistir alrededor de 90 o 110°C.

    -YUCA: La yuca tiene una serie de procesos de los cuales se obtiene el ALMIDON; los cuales son el lavado, descortizado, rallado, tamizado (mezcla con agua) sedimentación y secado; y así de esta misma manera se obtiene el almidón, el cual a través de un proceso de hidrólisis química y biológica, fermentación y destilación, se obtiene el etanol.

  -CAÑA DE AZUCAR: A través de un proceso de destilación , la caña de azúcar tiene     propiedades energéticas con altos índices de liberación de energía, ya que a través de procesos de reacciones químicas y de reacciones de combustión se obtienen balances de que el dióxido de carbono es neutral y así se pueda elaborar con los resultados el biocombustible.

BIOGAS: Con el termino biogás, se define la mezcla de gases constituida básicamente por CH4 y CO2 , que se obtiene como producto final de la digestión anaeróbica de compuestos orgánicos 2 ,es decir , a través de la biodegradación de la materia orgánica mediante una acción específica de bacterias metanogenicas. Básicamente se usa un sistema llamado biodigestor que ayuda a transformar el estiércol en biogás y fertilizante. El compuesto del biogás lo podemos encontrar en el estiércol de los animales como el de las gallinas (60%) el de los cerdos (67%)  el estiércol de establo  (55%) el pasto (70%) y los desperdicios de cocina (50%), ya que en ellos se encuentra una gran cantidad de metano (CH4).

BIODIESEL: Es un biocarburante liquido que está preparado a base de aceites vegetales y grasas animales, siendo la colza , el girasol y la soja las materias primas más utilizadas para este fin. Las materias primas utilizadas convencionalmente en la producción de biodiesel, han sido los aceites de semillas oleaginosas como el girasol y la colza, la soja y el coco, y los aceites oleaginosos como la palma 3, ya que estos recursos son de fácil manejo y gran porcentaje de propiedades para biocombustibles, gracias a los aceites que el girasol posee.

-BIOETANOL: En Colombia es importante el uso de alcohol carburante (bioetanol) ya que con una medida como la del 10% en la gasolina, hace que se disminuyan los índices de monóxido de carbono en la atmosfera alrededor de un 27% en carrocería nueva, un 45% en automóviles típicos colombianos, y 20% en hidrocarburos no quemados a nuestra atmosfera  con consecuencias positivas para la salud humana y el medio ambiente.. La gran diferencia entre los combustibles renovables y los fósiles es, precisamente, que los primeros no tienen un efecto neto en el aporte del contaminante apocalíptico del CO2, afirma CORPODIB, porque el CO2 que se produce por el uso del alcohol como combustible, es absorbido, en la misma cantidad, por los cultivos de donde se deriva. El ahorro de CO2 con el programa de alcohol al 10% en la gasolina colombiana es de 6 millones de toneladas/año; presentando de esta manera una mejoría notoriamente efectiva. 

También el uso del combustible de bioetanol aumentaría el número de empleos rurales, y de esta manera los sectores de las regiones deprimidas del país, gozarían de una estabilidad más o menos económica y social, de tal manera que la recolección y la manera de sobrellevar el país que realizan los más de 170 mil nuevos empleos, sirva y se le dé una importancia mayor a su labor.

-BIODIESEL: A Colombia le interesa la utilización del biodiesel fundamentalmente por tres aspectos:

• Disminución de la dependencia energética, la cual que surge de las compras de diesel que hace a otros países, requiriendo con ello una salida de divisas importante para el país;

• Desarrollo del campo colombiano, el uso de biodiesel derivado de aceites vegetales no solo permite la sostenibilidad del empleo ya creado por las siembras realizadas en los últimos cinco años, sino que adicional a ello el requerimiento de nuevas áreas sembradas requerirá de mano de obra adicional, permitiendo un mayor número de empleos en el campo

• Mejoría ambiental, el biodiesel tiene un impacto positivo al medio ambiente por ser un producto renovable, biodegradable y por tener menores emisiones de gases efecto invernadero en comparación con el combustible diésel.5

De esta manera se crea una inventiva bastante efectiva, de hacer que nuestro aire y nuestro país goce de distintas maneras puras de preservación del ambiente, y así pueda tener un equilibrio ecológico que haga parte del cambio al que el mundo debe someterse para así poder preservar lo que antes estaba en buen estado y poder cambiar o intercambiar lo malo por nuevas, mejoradas y refrescadas ideas para lo bueno.

Hacia el año 2005 en Colombia se realizaron estudios que demostraron que la caracterización del biodiesel de palma y diferentes mezclas de diesel (ACPM)  hacen parte efectiva del cumplimiento del desarrollo de la normatividad colombiana para cumplir con la calidad de las mismas en el país ; hacia el año 2006 se hicieron pruebas respectivas en motores estacionarios y vehículos con el biodiesel de palma puro y las mezclas de diesel y los resultados , arrojaron que el motor no presenta ninguna alteración en el comportamiento del motor y tiene un índice de disminución en la emisión de gases como el CO2 en comparación con los combustibles fósiles tradicionales; actualmente se están haciendo distintos experimentos con buses articulados del sistema de transporte masivo Transmilenio con el fin de analizar la resistencia y el rendimiento de estos en un tiempo estimado de 14 meses.