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Definición del producto
El biodiesel es un biocarburante liquido producido a partir de los aceites vegetales, y grasas animales, siendo la colza, el girasol y la soja las materias primas más utilizadas para este fin. Las propiedades del biodiesel son practicamente las mismas que las del gasóleo de automoción en cuanto a densidad y número de cetano. Además presentan un punto de inflamación superior. Por todo ello, el biodiesel puedemezclarse con el gasóleo para su uso en motores e incluso substituir a este totalmente si se adaptan estos convenientemente.
La definición de biodiesel propuesta por las especificaciones ASTM (American Society for Testing and Material Standard, asociación internacional de normativa de calidad) lo describe como ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena larga derivados de lípidos renovables tales como aceites vegetales o grasas de animales, y que se empleanen motores de ignicion de compresion. Sin embargo, los ésteres más utilizados, son los de metanol (obtenidos a partir de la esterificación de cualquier tipo de aceites vegetales o grasas animales o de la esterificación de los ácidos grasos), que son alcoholes substitutivos de la gasolina debido a su bajo coste y sus ventajas químicas y físicas.
A diferéncia de otros combustibles, los biocarburantes presentan la particularidad de utilizar productos vegetales como materia prima. Esto es la causa de que se hayan de tener en cuenta los mercados agrícolas y las necesidades de cultivos para la alimentación, cosa que complica aún más el ya complicado de por si mercado energético, a todo ello cabe añadir la necesidad de demanda para biocombustibles, que en caso de proveerse representaría un empuje para el mundo rural, por la necesidad de cultivos energéticos y por la necesidad de construir plantas cerca de ellos, además de beneficios ambientales diversos tales como la reducción de las emisiones de efecto invernadero y el descenso de la desertificación a causa de la mayor cantidad de cultivos.
En cuanto a la utilización del biodiesel como combustible de automoción ha de señalarse que las características de los ésteres son más parecidas a las del gasóleo que a las del aceite sin modificar. La viscosidad del éster es dos veces superior a la del gasóleo frente a diez veces o más la del aceite crudo; ademas el índice de cetano de los ésteres es superior, siendo los valores adecuados para su uso como combustible.
El biodiésel necesita disponer de unas especificaciones que enumere las propiedades y garantice la calidad del producto. Además, el biodiesel debe cumplir los requisitos para los combustibles minerales de automoción y que se encuentran recogidas en la norma europea EN-590 [ED].Los requerimientos específicos y los metodos de control para la comercialización y distribución de ésteres metílicos de ácidos grasos-FAME- para su utilización en motores diésel con 100% de concentración se encuentran en la norma EN 14214 transcrita a la legislación española en el RD 398/1996 [RD398,1996] y el RD 1728/1999 [RD1728,1999] en concordancia con la Directiva Europea 98/70/CE.
En España, en los últimos años se están realizando trabajos para la utilización de biodiesel de girasol en distintas proporciones. En este sentido se han realizado una série de ensayos en laboratorios y en banco de motores con biodiesel de girasol puro y en mezclas al 30% en el marco de un proyecto financiado por el programa Altener de la UE en el que participaron la Universidad de Zaragoza y el IDAE. En esta línea Repsol también realizó ensayos en banco de motores con mezclas de ésteres de girasol al 30%; en este proyecto se han realizado ensayos de la mezcla en flotas cautivas de autobuses urbanos en Valencia, Valladolid y Madrid.
De los resultados de estos proyectos se deduce que no tiene porqué excluirse a los ésteres de girasol de la especificación ya que su comportamiento es similar a los de colza. Actualmente se está discutiendo la posibilidad de establecer un índice de yodo para el producto final (para la mezcla empleada ) con lo que se solucionaría un pequeño problema relacionado con el alto nivel de yodo, superior a las especificaciones que tiene el girasol ya que la mezcla de éster metílico de girasol y diésel mineral sí entraría en dichas especificaciones.
Materias Primas Para la Producción de Biodiésel
Las materias primas más comunes utilizadas en España para la fabricación de biodiesel son los aceites de fritura usados y el aceite de girasol (el contenido medio del girasol en aceite es del 44% por lo que en España será la mejor opción en cuanto a agricultura energética). También se están realizando pruebas con aceite de colza y con Brassica carinata.
Tanto en España como a nivel internacional se puede decir que la producción de biodiesel tiende a provenir mayoritariamente de los aceites extraídos de plantas oleaginosas, especialmente girasol (en España e Italia) y colza (en países de Centroeuropa). Las oleaginosas se importan a Europa para obtener la proteína y luego los aceites son reexportados fuera de la UE. La utilización de los mismos en la fabricación de biodiesel daría salida interior a dicho producto, evitando la reexportación. Cualquier materia que contenga triglicéridos puede utilizarse para la producción de biodiesel (girasol, colza, soja, aceites de fritura usado, sebo de vaca,...).
Por otra parte, en España, la utilización de aceites usados es todavía significativa.
A continuación se detallan las principales materias primas para la elaboración de biodiesel:
- Aceites vegetales convencionales:
Aceite de girasol
Aceite de colza
Aceite de soja
Aceite de coco
Aceite de palma
-Aceites vegetales alternativos:
Aceite de Brassica carinata
Aceite de Cynara curdunculus
Aceite de Camelina sativa
Aceite de Crambe abyssinica
Aceite de Pogianus
Aceite de Jatropha curcas
-Aceites de semillas modificadas geneticamente:
Aceite de girasol de alto oleico
-Grasas animales:
Sebo de vaca
Sebo de búfalo
-Aceites de fritura usados
-Aceites de otras fuentes:
Aceites de producciones microbianas
Aceites de microalgas
Aceites vegetales convencionales
Las materias primas utilizadas convencionalmente en la producción de biodiesel han sido los aceites de semillas oleaginosas como el girasol y la colza (Europa), la soja (Estados Unidos) y el coco (Filipinas); y los aceites de frutos oleaginosos como la palma(Malasia e Indonesia). Por razones climatológicas, la colza (Brassica-napus) se produce principalmente en el norte de Europa y el girasol (Helianthus annuus) en los países mediterraneos del sur, como España o Italia. La utilización de estos aceites para producir biodiesel en Europa ha estado asociada a las regulaciones de retirada obligatoria de tierras de la Política Agraria Común (PAC) que permite el cultivo de semillas oleaginosas a precios razonables. Sin embargo, la dedicación de sólo las tierras de retirada para la producción de materias primas energéticas supone un riesgo por cuanto a estas superfícies varían en el tiempo, ya que el régimen de retirada de tierras depende de la oferta y la demanda de cereales alimentarios, lo que implica que este índice esta sujeto a alteraciones. En nuestro país, el uso tanto de cultivos tradicionales como energéticos está condicionado además por la producción del aceite, ya que la producción media por hectárea de aceite de girasol resulta poco atractivo desde el punto de vista del agricultor, para elegir este cultivo como fuente de obtención de biocarburantes.
Aceites vegetales alternativos
Además de los aceites vegetales convencionales, existen otras especies mas adaptadas a las condiciones del país donde se desarrollan y mejor posicionadas en el ámbito de los cultivos energeticos. En este sentido, destacan la utilización, como materias primas de la producción de biodiesel, de los aceites de Camelina sativa, Crambe abyssinica y Jatropha curcas. Existen otros cultivos que se adaptan mejor a las condiciones de nuestro país y que presentan rendimientos de producción mayores. En concreto, se trata de los cultivos de Brassica carinata y Cynara cardunculus. La Brassica carinata es una alternativa real al secano y regadío extensivo. La Cynara cardunculus es un cultivo plurianual y permanente, de unos diez años de ocupación del terreno, y orientado fundamentalmente a la producción de biomasa, aunque también pueden aprovecharse sus semillas para la producción de aceite. Se obtienen de 2000 a 3000 kilogramos de semillas, cuyo aceite sirve de materia prima para la fabricación de biodiesel.
Aceites vegetales modificados genéticamente
Los aceites y las grasas se diferencian principalmente en su contenido en ácidos grasos. Los aceites con proporciones altas de ácidos grasos insaturados, como el aceite de girasol o de Camelina sativa, mejoran la operatividad del biodiesel a bajas temperaturas, pero disminuyen su estabilidad a la oxidación, que se traduce en un índice de yodo elevado. Por este motivo, se pueden tener en consideración, como materias primas para producir biodiesel, los aceites con elevado contenido en instauraciones, que han sido modificados genéticamente para reducir esta proporción, como el aceite de girasol de alto oleico.
Aceites de fritura usados
El aceite de fritura usado es una de las alternativas con mejores perspectivas en la producción de biodiesel, ya que es la materia prima mas barata, y con su utilización se evitan los costes de tratamiento como residuo. España es un gran consumidor de aceites vegetales, centrándose el consumo en aceite de oliva y girasol. Por su parte, los aceites usados presentan un bajo nivel de reutilización, por lo que no sufren grandes alteraciones y muestran una buena aptitud para su aprovechamiento como biocombustible. La producción de aceites usados en España se situa en torno a las 750000 toneladas/ano (2004), Además, como valor añadido, la utilización de aceites usados significa la buena gestión y uso del residuo.
El informe sobre el marco regulatorio de los carburantes propone reciclar aceite de fritura en biodiesel. Esta alternativa es la que más ventajas tiene porque además de producir combustible elimina un residuo contaminante como es el aceite usado. Este aceite da problemas al depurar el agua; sin embargo, su recogida es problemática. La Comisión Europea propone que el ministerio de Medio Ambiente y los Ayuntamientos creen un sistema de recogida de aceite frito, oleinas y grasas en tres etapas: industrial, hostelería y doméstica.
La utilización de aceites usados presenta dificultades logísticas, no sólo por su recogida, como se ha dicho, sino también por su control y trazabilidad debido a su carácter de residuo. En el caso españool, dicha recogida no esta siendo promovida enérgicamente por la administración pese a que la ley 10/98 de Residuos establece la prohibición de verter aceites usados, lo cual es un incentivo más para su utilización en la fabricación de biodiesel.
Grasas animales
Además de los aceites vegetales y los aceites de frituras usados, las grasas animales, y más concretamente el sebo de vaca, pueden utilizarse como materia prima de la esterificación para obtener biodiesel. El sebo tiene diferentes grados de calidad respecto a su utilización en la alimentación, empleándose los de peor calidad en la formulación de los alimentos de animales. La aplicación de grasas animales surgió a raíz de la prohibición de su utilización en la producción de piensos, como salida para los mismos como subproducto. Sin embargo, actualmente no existe un nivel de aplicación industrial en España.
Aceites de otras fuentes
Por otra parte, es interesante señalar la producción de lípidos de composiciones similares a los aceites vegetales, mediante procesos microbianos, a partir de algas, bacterias y hongos, así como a partir de microalgas.
Otras fuentes
Por último, cabe destacar que está en estudio la utilización de Bioetanol y Biometanol en el proceso de esterificación de dichos aceites para la producción de biodiesel, al igual que el desarrollo de cultivos específicos para fines energéticos, no alimentarios.
Por tanto los biocarburantes presentan la particularidad de utilizar productos vegetales como materia prima y como consecuéncia hay que tener en cuenta las características de los mercados agrícolas, junto a la complejidad que ya de por sí presentan los mercados energéticos. En este sentido, tal como se comentó anteriormente, hay que destacar que el desarrollo de la indústria de los biocarburantes no depende principalmente de la disponibilidad local de materia prima, sino de la existeéncia de una demanda suficiente, que puede servir para potenciar otras políticas como la agrícola.
Para la producción de estos aceites existe la posibilidad de cultivar estas especias (girasol o colza) en las tierras de retirada obligatoria reguladas por la política agraria común (PAC). El problema de este planteamiento es que la retirada de tierras esta sujeta a variaciones anuales y esto puede crear incertidumbre en cuanto a suministro. Esencialmente la reforma de la PAC implica una serie de elementos de simplificación. En el sector de los cultivos herbáceos, se trata principalmente de la supervisión de la retirada extraordinaria de tierras, del abandono de las superficies de base individuales y de la simplificación de los pagos compensatorios para las semillas oleaginosas. Además, existirá un único comité de gestión que será responsable de todos los cultivos herbáceos.
Los cultivos de girasol cuentan con el problema de su baja rentabilidad para el agricultor. Para asegurar un volúmen contínuo de suministro, las materias primas para usos energéticos deberían proceder de las mismas tierras que las destinadas a usos alimentarios, recibir las mismas ayudas y comercializarse de forma no diferenciada.
La unión Europea prepara un Plan de acción en Biomasa con medidas y acciones para impulsar la generación de electricidad y calor, incluyendo también los biocombustibles para el transporte, que permita alcanzar los objetivos fijados. Por otro lado, las útimas reformas desarrolladas en el marco de la Política Agraria Común (PAC) incluyen la introducción de una ayuda para cultivos destinados bajo contrato a la producción de biocombustibles o energía térmica eléctrica a partir de biomasa, medida entrada en vigor el 2006.
En España, asimismo, se constituyó en octubre de 2004 la Comisión Interministerial de Biomasa con el objetivo de analizar la situación del sector y proponer distintas actuaciones. Se incluyen la adaptación de la normativa y la propuesta de actividades de investigación en relación con cultivos energéticos, desarrollo de tecnologías de cultivos y recogida, así como valorización energética de los estiércoles.
Historia del biodiesel
En 1992 este esfuerzo cristalizó en el reconocimiento oficial por el Departamento de Energía de Estados Unidos de los llamados Combustibles Alternativos, dentro de los cuales destaca como una opcion muy atractiva el llamado biodiesel; combustible de orígen vegetal que reemplaza al Diésel derivado del petróleo, con una serie de cualidades que superan por mucho el desempeño del Diesel tradicional.
Las primeras investigaciones sobre la producción del biodiesel se remontan a la época de la Segunda Guerra Mundial, sin embargo no fué sinó hasta la década de los 70's que se desarrollaron de manera sólida, los primeros métodos de producción, como respuesta ante la crisis energética mundial de esa década. Las primeras pruebas técnicas de aplicación en motores se realizaron en los primeros años de la década de los 80's en Europa y en 1985 se construyó la primera planta piloto en Áustria para la producción de este energético.
La empresa Petromiralles fué la primera en nutrir a las estaciones de servicio catalanas con el carburante verde. Vistas las oportunidades que ofrecía un producto como es el biodiesel, a partir de mediados de los 90 los responsables de Petromiralles optaron por “lanzarse a la piscina” y seguir el modelo experimentado en algunos países europeos, (Brasil, que es el productor nº 1 ya producía Bioetanol de caña de azúcar pero en Cataluña no hay selvas ni lenguas selváticas soleadas para dicho cultivo) para terminar ahora comercializando un biodiesel procedente de la planta que Stocks del Vallés tiene en Montmeló.
Por el caso de Tárrega, por ejemplo, había calculado una venta inicial de un millón de litros anuales del carburante, previsión que Petromiralles debió replantearse al registrarse en el primer semestre de vida de la estación (a comienzos de 2003) un consumo de dos millones de litros; es decir, el doble.
El biodiesel de esta firma catalana se denomina BDP-10, que viene a significar la mezcla de un 10% de biodiesel con un 90% de gasóleo en las cantidades vertidas al interior del depósito. “La razón de realizar una mezcla con gasóleo convencional radica en que los aceites vegetales tienen, entre otras cosas, la particularidad de disolver la goma y el caucho
Debido a que estos aceites vegetales son la materia prima para la fabricación del biodiesel, dicho producto también disuelve la goma y el caucho, materiales empleados en la fabricación de los conductos y la juntas del sistema de alimentación de los vehículos (latiguillos) por lo que con el uso prolongado de biodiesel 100%, se podrían llegar a degradar dichos conductos, produciendo algún poro o pérdida de combustible.
Este problema está solucionándose ya que, desde mediados de los 90, casi todos los fabricantes de vehículos –y muy en especial las marcas alemanas–, han sustituído dichos conductos por otros de tipo plástico o derivados, que determinan la no disolución del biodiesel (A los BMW recientes, no les gusta el biodiesel ni que sea al 10%, pero es debido a que tienen un motor muy moderno).
Petromiralles, que es operador petrolero y presta sus servicios a Stocks del Vallés, ha sido pionera pero no es la única que ha comenzado a distribuir biodiesel en las gasolineras. Cerdanyola del Vallés (con el Grup Sabater Nuri) y Bilbao, Vitoria o Andoain en el País Vasco, son algunas localidades que honran un ambiente más limpio al albergar estaciones de servicio en las que se distribuye biodiesel.
En estos últimos casos, procede de la empresa Bionor Transformación, instalación productora cuya planta se ubica en el polígono industrial “Lacorzanilla” del municipio alavés de Berantevilla y que cuenta con la distribución de Via Oil. Estos comienzos resultan esperanzadores para empresas que tienen ya una sólida implantación en el mercado de biodiesel.
