Combustibles alternativos, opciones para México

Los altos precios del petróleo brindan una coyuntura apropiada para intensificar el desarrollo de combustibles que sean más amigables con el medio ambiente.

JORGE LUIS AGUILAR GONZÁLEZ*

Los combustibles vehiculares alternativos ?gas LP, gas natural, etanol, electricidad y otros? no son nada sofisticados, sino más bien suelen ser energéticos que ya se utilizan en vehículos automotores desde hace bastante tiempo. Sin embargo, ofrecen la oportunidad de reducir las emisiones de contaminantes y mejorar la calidad del aire en las ciudades. Algunos de ellos se producen a partir de recursos no renovables y otros son productos secundarios o subproductos de la refinación del petróleo.

El enfoque de los combustibles alternativos requiere de rutas nuevas en cuanto a producción y desarrollo tecnológico. Se requieren, en algunos casos, adaptaciones o diseños especiales en los vehículos. Los gobiernos pueden favorecen a los usuarios con créditos y reducciones impositivas. En todo caso, requieren de un apoyo decidido para estar bien posicionados. Mencionemos algunas opciones.

El biodiesel es un combustible seguro, biodegradable, y puede emplearse como sustituto o complemento del diesel obtenido del petróleo. Se obtiene por esterificación de los ácidos. grasos de aceites vegetales o grasas animales y puede brindar una reducción sustancial de emisiones; partículas, monóxido de carbono, hidrocarburos y compuestos aromáticos policíclicos.

La electricidad alimentar un banco de baterías o celdas de combustible en vehículos eléctricos o híbridos, con reposición de carga por conexión a la red. Su principal ventaja son las emisiones libres de contaminantes, pero el reto es generar la electricidad para cargar las baterías, que implica un proceso que es un consumidor neto de energía. La generación puede ser con fuentes convencionales o de fuentes renovables, pero aún con las fuentes tradicionales hay ventajas, ya que la generación masiva de energía eléctrica es eficiente y puede obtenerse una reducción neta de emisiones. Los vehículos con celda de combustible emplean hidrógeno para producir agua en una reacción electroquímica. También pueden emplearse compuestos ricos en hidrógeno como el metanol o gas natural.

El etanol es un combustible de muy bajas emisiones que puede ser obtenido de fuentes renovables. Tradicionalmente se obtiene de la fermentación de azúcares simples, convirtiendo los almidones convertidos a azúcares simples. En el caso del maíz, el grano en una planta representa menos del 5% del peso, por lo que el desecho de material orgánico es enorme. El resto de la planta está constituido principalmente por celulosa y se han desarrollado procesos para la hidrólisis de la celulosa para obtener etanol.

El etanol producido en estos procesos se conoce como bioetanol y puede emplearse al 100% como combustible o mezclado con la gasolina. En un caso típico, la mezcla contiene 10% (E10) de bioetanol. El etanol proporciona mejores características a la gasolina, ya que su número de octano es 100 y es fuente de oxígeno en las gasolinas oxigenadas, pero requiere tanques 50% mayores para una autonomía típica en un automóvil (para recorrer 500 a 650 kilómetros de distancia).El bioetanol representa una opción muy atractiva para países como México, ya que potencia el desarrollo agrario, representa una opción de desarrollo sustentable y genera muchos empleos directos e indirectos. Constituye también una posibilidad de sinergia con el biodiesel.

El hidrógeno es importante en el desarrollo sostenible de la transportación. Es el ideal en cuanto a emisiones, pero requiere ser obtenido en grandes cantidades a costos muy competitivos. El hidrógeno como combustible, básicamente se emplea de dos maneras: mezcla de hidrógeno puro con gas natural y en la alimentación a una celda de combustible. La clave de las futuras bondades del hidrógeno serán producirlo por procesos rentables y eficientes y que empleen recursos renovables. No se considera conveniente para México este tipo de tecnologías, ya que requiere una variedad de tecnologías de soporte muy avanzadas, así como equipos y materiales especiales, que implican demasiados retos.

El gas natural es un combustible de quemado limpio que se emplea en vehículos especialmente adaptados y produce sensiblemente menos emisiones. Se reduce la emisión de monóxido de carbono y partículas en mas del 90% y la de óxidos de nitrógeno del orden del 50%. Se almacena en estado gaseoso a alta presión ?de de 3000 a 3600 psi?, se licua a temperaturas bajas y presiones de 20 a 250 psi. Se privilegia su uso en motores de tamaño mediano y de trabajo pesado. Puede ser usado en mezclas con hidrógeno. Sus principales inconvenientes son su alto precio, el peligro de manejar con un producto a alta presión, y la disponibilidad en los sitios de consumo. Es decir, el gas natural se produce en unos lugares y se consume en otros, por lo que la cercanía de un sistema de ductos es un requisito para llevarlo al lugar de consumo. Hay estaciones que expenden gas natural vehicular (GNV) en la Ciudad de México y en diversos países del mundo.

El gas LP es un combustible ha sido popular por años debido a su uso doméstico y es de fácil adaptación en los motores. De hecho, el mismo motor puede utilizar gas LP o gasolina y es posible hacer el cambio de un combustible al otro en operación. El gas LP se obtiene como subproducto de los procesos de refinación o es recuperado de los procesos de tratamiento del gas natural. Ha sido una solución exitosa a la contaminación del aire en la Ciudad de México, donde se emplea en el parque vehicular de taxis y autobuses, así como en muchas otras ciudades.

El metanol tuvo un desarrollo importante en los años pasados. Se ha empleado en vehículos prototipo en mezclas de 85% de metanol y 15% gasolina (M85), pero ha perdido vigencia, ya que la materia prima empleada y el metanol mismo son productos de mayor uso en otras aplicaciones, sobre todo la petroquímica. Además, las máquinas adaptadas para usar metanol no pueden fácilmente admitir gasolina o mezclas en menor proporción de M85. No obstante, aún es un prospecto de combustible alternativo con buenas características de desempeño y bajas emisiones.

Cabe mencionar que hay otros combustibles alternativos menos comunes, como por ejemplo, el de tipo sintético para empleo en climas extremadamente fríos, conocido como Serie-P. Es una mezcla de líquidos del gas natural (pentanos) con etanol y metil-tetra-hidro-furano. Es de características similares a la gasolina reformulada, con un octanaje de 89 a 93, y reduce emisiones a la atmósfera.

Reflexión sobre los biocombustibles:

De los anteriores, hay sólo dos combustibles alternativos totalmente renovables, de aplicación directa y que no requieren cambios sustanciales en los motores. Éstos son el biodiesel y el bioetanol. El desarrollo de estos dos combustibles puede hacerse integrado. Se puede desarrollar el cultivo de plantas productoras de semillas oleaginosas, extraer el aceite para la producción de biodiesel, usar las hojas y la estructura de la planta como materia prima para hidrólisis ácida de la celulosa y obtener los azúcares correspondientes para la producción de bioetanol.

El desarrollo de las técnicas de cultivo debe ser planeado y conducido cuidadosamente para garantizar la economía del proceso. Pero hay potencial para una generación amplia de puestos de trabajo, para fortalecer el sector agrícola y mejorar la independencia tecnológica. Los beneficios ambientales son excelentes e incluso se ayuda a mejorar la administración de los recursos petroleros.

Las investigaciones, desarrollos e instalaciones de plantas productoras de biocombustibles se han enfocado a sólo uno de ellos a la vez, por lo que se requiere estudiar detalladamente las ventajas de una mayor integración en la producción combinada de biodiesel y bioetanol. Se requiere, además, la evaluación del manejo de todos los productos secundarios.

Los biocombustibles ofrecen un potencial para proyectos de la iniciativa privada en los campos de la agricultura y de los energéticos. Son más baratos de producir que las gasolinas a base de petróleo y también es barato construir las plantas industriales para producirlas. Muchas de las firmas mexicanas de ingeniería podrían diseñar una planta para producir bioetanol y biodiesel sin mayor problema.

El costo total instalado de plantas de bioetanol a partir de maíz es de entre 1.6 y 2.0 millones de dólares por millón de galones al año de capacidad de producción de etanol. Así, una planta productora de 20 millones de galones al año tendría un costo de alrededor de 40 millones de dólares.

Sin embargo, la voluntad de las autoridades es capital para la viabilidad de este tipo de proyectos, mismos que tienen con muchas aristas políticas, en parte porque los productos agrícolas pueden aprovecharse tanto para la alimentación como para producir combustibles. Por lo tanto, habría que realizar un análisis de factibilidad de opciones de proyectos que pudieran realizarse y que tuvieran beneficios para el país en su conjunto.

Conclusión

Hay varios combustibles alternativos que pueden ser convenientes para su desarrollo en México, ya que son amigables con el medio ambiente y pueden reducir emisiones nocivas. En general, habría que privilegiar, en igualdad de circunstancias, a los que tengan un elemento renovable sobre los que no lo tengan. La actual coyuntura de altos precios del petróleo crudo brinda un momento oportuno para iniciar este tipo de desarrollos, si es que hay voluntad oficial para explorar e impulsar opciones.

* Ingeniero químico de la UNAM con maestría en ingeniería química de la misma universidad. Tiene 30 años de experiencia en el desarrollo de proyectos de ingeniería en los sectores energético y químico. Trabajó 23 años en Bufete Industrial y actualmente es Gerente de Procesos en ICA Fluor. Fue presidente del Instituto Mexicano de Ingenieros Químicos (IMIQ) México-Centro (jorgeluis.aguilar@icafluor.com)