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Ciencias Naturales, Fuerza y movimiento

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Nuevas alternativas energéticas

Conscientes de un posible agotamiento de las energías no renovables, desde hace algunas décadas los científicos no han cesado en la búsqueda de nuevas fuentes energéticas, de bajo costo y menor impacto ambiental que las de uso tradicional.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En los últimos años, el consumo energético de la población a nivel mundial ha aumentado considerablemente. Si bien los países más industrializados poseen una mayor demanda de recursos en comparación a los tercermundistas, globalmente estamos asistiendo a una paulatina sobredemanda y gasto irreversible de las energías no renovables, como el petróleo y el gas natural.

Esto, sin considerar el grave daño que algunos combustibles fósiles provocan en la atmósfera y cuyo impacto se ve en el fenómeno de calentamiento global.

Por ello, la preocupación y el debate se han centrado en la obtención de energías más limpias y renovables.

Existen nuevas alternativas de combustibles, generados a partir de compuestos orgánicos, como plantas, semillas y azúcares. Son los denominados biocombustibles, utilizados ya en algunos países, como Brasil o Estados Unidos, principalmente para automóviles y en reemplazo del diésel.

Biocombustibles

Los biocombustibles corresponden a alternativas energéticas de origen natural. Si bien el petróleo también podría considerarse como un combustible biológico, ya que proviene de los residuos fósiles alojados bajo la superficie terrestre, este corresponde a un recurso que tarde o temprano se agotará, mientras que los biocombustibles se caracterizan por ser renovables, ya que se generan a partir de restos orgánicos.

Los biocombustibles funcionan bajo un principio general: toda sustancia que puede ser oxidada genera energía.

Así, podemos considerar a las plantas como materia prima de nuestro biocombustible, ya que cuando son quemadas o se descomponen liberan el mismo dióxido de carbono que captaron durante el proceso de la fotosíntesis. Es un proceso de retorno vital, que explica el escaso impacto que poseen estos combustibles en la atmósfera, ya que la cantidad de dióxido de carbono que devuelve es casi la misma que en algún momento el vegetal captó.

Biodiésel

Corresponde a un biocombustible sintético líquido bastante similar al petróleo, cuya apariencia es parecida al vinagre, y que se obtiene a partir de productos renovables, como aceites vegetales, soja, canola, maní, ricino y grasa animal, entre otros.

Tras un proceso denominado transesterificación, los aceites orgánicos provenientes de los productos antes mencionados se mezclan con alcoholes ligeros. Esta transformación química se basa en las reacciones de las moléculas de los triglicéridos (principal componente de la grasa animal y de los aceites vegetales) con alcoholes de bajo peso molecular, tales como metanol, etanol, propanol y butanol, entre otros, para producir ésteres y glicerina. Tras la mezcla de los triglicéridos con los alcoholes, los primeros se van descomponiendo en diglicéridos, monoglicéridos y glicerina, al mismo tiempo que liberan éster metílico, el verdadero biodiésel.

La glicerina constituye uno de los principales derivados del proceso anteriormente descrito, pudiendo utilizarse en la industria química, cosmética, farmacéutica, etc. Incluso, algunos estudios señalan que puede ocuparse como complemento de la alimentación de animales de criadero, como pollos.

En la actualidad, la Unión Europea produce, anualmente, más de 1,35 millones de toneladas de biodiésel, correspondiente a un 90% de la producción mundial. Estas cantidades se deben, en gran parte, a los incentivos gubernamentales de los diferentes países que lo producen, ya que no solo existen incentivos fiscales para su producción, sino, también, leyes específicas orientadas a la utilización masiva de energías renovables y más limpias.

Se ha establecido como una de las principales fortalezas del biodiésel su utilización directa en motores diésel convencionales. No es necesario realizar modificaciones ni en el compuesto ni en los aparatos mencionados.

Además, es seguro de transportar, no posee el molesto olor de los derivados del petróleo, es menos tóxico y puede generarse a partir de cultivos propios del país donde se produce, beneficiando incluso la agricultura de la región. También algunos análisis señalan que el biodiésel extiende la vida útil de los motores, ya que este tiene propiedades lubricantes que las gasolinas derivadas del petróleo no poseen.

Etanol

Llamado etanol, bioetanol o alcohol etílico, corresponde a un alcohol líquido que resulta de la fermentación de los azúcares que se encuentran en la remolacha, el maíz, la cebada, el trigo y la caña de azúcar, entre otros cultivos. También puede producirse a partir de la celulosa contenida, fundamentalmente, en los desechos agrícolas, urbanos o forestales.

Se compone, principalmente, de carbono, hidrógeno y oxígeno, y se requiere de un equipamiento determinado (como, por ejemplo, inyectores especiales y conductores de la reacción) para hacer funcionar en los motores de combustión interna más comunes. También existe la posibilidad de mezclarlo con las gasolinas corrientes, produciendo un combustible altamente energético, muy parecido a la gasolina, pero que, claramente, posee menos efectos contaminantes.

Una de sus características más importantes es que constituye un recurso renovable y que disminuye la dependencia de otros combustibles fósiles a los países que no son productores de ellos, pero que sí cuentan con importantes áreas para cultivos.

Brasil es el principal productor de etanol, con, aproximadamente, 14 mil millones de litros anuales, y, a la vez, su principal consumidor. De esta manera, este país ha bajado sus importaciones petroleras hasta en 40%, siendo uno de los pioneros en la implementación de este tipo de combustibles en el continente americano.

Entre los beneficios de la utilización de etanol destacan la reducción de la importación y dependencia del petróleo, las bajas emisiones de monóxido de carbono (en comparación con la gasolina), ser soporte para la agricultura de los países que lo producen y crear numerosas fuentes de trabajo, desde quienes cultivan la materia prima hasta los que distribuyen la nueva fuente energética.

Gasificación del carbón: energía bajo tierra

Otra de las alternativas de generación de energía no contaminante es la gasificación subterránea del carbón. Es considerada una de las maneras más ecológicas de aprovechar el carbón (ya que no se liberarían los gases de manera directa a la atmósfera), transformándolo de un estado sólido a otro gaseoso, constituido, principalmente, por monóxido de carbono e hidrógeno.

La gasificación subterránea consiste en instalar una cámara dentro de una veta de carbón, en la que se inyectan oxígeno a presión y agua pulverizada. Cuando el carbón entra en contacto con el vapor y el oxígeno, se produce una serie de reacciones químicas, las que originan gases que funcionan como fuente energética.

Hasta hace algunos años, la gasificación subterránea se desarrollaba mediante dos pozos verticales: uno que inyectaba los agentes gasificantes y otro que recuperaba los compuestos gaseosos resultantes. Sin embargo, las conexiones se dificultaban entre ambos, por lo que se desarrolló un sistema de sondeos desviados, que conectan el pozo de inyección con el de captación de gases.

Entre las ventajas que presenta la utilización de esta nueva forma de usar el carbón destacan el aprovechamiento de yacimientos y capas de explotación de difícil acceso y una manera limpia y eficiente de utilizar el recurso del carbón, ya que sus desechos (como, por ejemplo, las cenizas) quedan en las vetas de explotación. También hay que destacar la reducción de los accidentes en las faenas, ya que todo se opera desde la superficie.

Hidrógeno

El hidrógeno es el más simple de todos los elementos químicos y el más abundante en nuestro planeta. No es una fuente energética directa (por lo que se le denomina vector energético), pero la energía que logra desprenderse de la combustión de un motor que funciona a base de él llega a ser tres veces más potente que la producida por un motor a bencina.

Este elemento se vuelve energía a partir de una reacción electroquímica con otro simple elemento: el oxígeno. Para ello, se utiliza un dispositivo llamado celda de combustible que logra combinar ambos elementos, generando electricidad, calor y agua. Este dispositivo produce una corriente directa, tal y como lo hacen las baterías, pero nunca se descarga. La celda producirá energía mientras tenga combustible, o sea mientras se le inyecte hidrógeno.

Es considerada una fuente de energía potencial y bastante limpia, ya que el subproducto de la combustión es sólo agua, por lo que si se utilizara para echar a andar un auto, a través del tubo de escape solamente saldría vapor de agua.

Antecedentes históricos

Ya a inicios del siglo XX se experimentaba con la utilización de combustibles provenientes de aceites orgánicos, en base a las pruebas realizadas por el ingeniero alemán Rudolph Diesel con su motor de ignición. Sin embargo, no fue hasta la década de los setenta cuando el biodiésel se transformó en una alternativa válida, sobre todo en una época en la que el petróleo estaba en plena crisis, debido a su elevado costo.

En 1982 se realizaron algunas pruebas técnicas en Europa, mientras que durante 1985 se construyó la primera planta de biodiésel a partir de las semillas de raps, en Austria.

Datos Icarito

¿Cuánto es el crecimiento anual de la industria de los biocombustibles a nivel mundial?
Es cercana al 20%.

¿Cuál es el mayor productor de biodiésel en el mundo?
Alemania, que genera cerca del 40% de la producción mundial.

¿Qué es un éster?
Compuesto orgánico que resulta al sustituir un átomo de hidrógeno de un ácido por un radical alcohólico.

¿Qué otros nombres recibe el etanol?
Gasohol o alconafta.

¿Cuál es la novedosa fuente del gas que se produce en la provincia de Sichuán, en Japón?
El estiércol.