El biodiesel se refiere a un combustible diesel a base de aceite vegetal o grasa animal que consiste en ésteres de alquilo (metilo, etilo o propilo) de cadena larga. El biodiesel se produce normalmente mediante la reacción química de los lípidos (por ejemplo, aceite vegetal, aceite de soja, grasa animal (sebo)) con un alcohol que produce ésteres de ácidos grasos.
El biodiesel está destinado a ser usado en motores diesel estándar y, por lo tanto, es distinto de los aceites vegetales y de desecho que se usan para alimentar motores diesel convertidos. El biodiesel se puede usar solo o mezclado con petrodiesel en cualquier proporción. Las mezclas de biodiesel también se pueden utilizar como aceite de calefacción.
La National Biodiesel Board (EE. UU.) También tiene una definición técnica de «biodiesel» como un monoalquil éster.
Propiedades
El biodiesel tiene propiedades lubricantes prometedoras y clasificaciones de cetano en comparación con los combustibles diesel con bajo contenido de azufre. Los combustibles con mayor lubricidad pueden aumentar la vida útil de los equipos de inyección de combustible a alta presión que dependen del combustible para su lubricación. Dependiendo del motor, esto podría incluir bombas de inyección de alta presión, inyectores de bomba (también llamados inyectores unitarios) e inyectores de combustible.
El valor calorífico del biodiesel es de aproximadamente 37.27 MJ / kg. Esto es un 9% más bajo que el petrodiesel Número 2 regular. Las variaciones en la densidad de energía del biodiesel dependen más de la materia prima utilizada que del proceso de producción. Aún así, estas variaciones son menores que para el petrodiesel. Se ha afirmado que el biodiesel proporciona una mejor lubricidad y una combustión más completa, lo que aumenta la producción de energía del motor y compensa parcialmente la mayor densidad de energía del petrodiesel.
El color del biodiesel varía de dorado a marrón oscuro, según el método de producción. Es ligeramente miscible con agua, tiene un alto punto de ebullición y baja presión de vapor. El punto de inflamación del biodiesel supera los 130 ° C (266 ° F), significativamente más alto que el del petróleo diesel que puede ser tan bajo como 52 ° C (126 ° F). El biodiesel tiene una densidad de ~ 0.88 g / cm³, mayor que el petrodiesel (~ 0.85 g / cm³).
El biodiesel prácticamente no contiene azufre, y se usa a menudo como un aditivo al combustible diésel ultra bajo en azufre (ULSD) para ayudar con la lubricación, ya que los compuestos de azufre en el petrodiesel proporcionan gran parte de la lubricidad.
Compatibilidad con materiales.
Plástica
Es compatible con polietileno de alta densidad. Cuando el PVC se degrada lentamente. Algunos polímeros los disuelven en contacto directo.
Rieles
Afecta a materiales a base de cobre, también ataca zinc, estaño, plomo y hierro fundido. Los materiales del acero inoxidable y el aluminio son inmunes.
Caucho
El biodiesel rompe el caucho natural de algunos componentes viejos del motor.
Gelificación
Cuando el biodiesel se enfría hasta cierto punto, algunas moléculas se agregan y forman cristales. El combustible comienza a «nublarse» una vez que los cristales se vuelven grandes (un cuarto de la longitud de onda de la luz visible). Este punto se llama punto de nube. Cuanto más frío es el combustible, más grandes son los cristales. La temperatura más baja a la que el biodiesel pasa a través de un filtro de 45 micrones se denomina punto de obstrucción del filtro frío (CFPP). A temperaturas más bajas, el biodiesel se convierte en gel y luego se solidifica. Dentro de Europa, hay mucha diferencia en este punto entre países. La temperatura a la que el biodiesel puro comienza a gelificar depende de la mezcla de ésteres y, en consecuencia, de la materia prima utilizada. Por ejemplo, si se produce a partir de sebo, tiende a convertirse en gel cerca de 16 ° C.
Hay muchos aditivos que se agregan al biodiesel para bajar esta temperatura. Otra solución es mezclar biodiesel con diesel o queroseno. Otra es tener un tanque secundario de biodiesel que acompañe al del diesel: el primero arranca y calienta el segundo, y una vez que se alcanza la temperatura necesaria, se cambia la alimentación.
La contaminación del agua
El biodiesel puede contener pequeñas cantidades de agua, pero son problemáticas. Aunque el biodiesel no es miscible con el agua, es higroscópico como el etanol, es decir, absorbe el agua de la humedad atmosférica. Una de las razones por las que el biodiesel es higroscópico es la persistencia de los mono y diglicéridos que quedan de una reacción incompleta. Estas moléculas pueden actuar como un emulsionante, permitiendo que el agua se mezcle con el biodiesel. Por otro lado, puede haber agua residual debido al tratamiento o como resultado de la condensación del tanque de almacenamiento. La presencia de agua es un problema porque:
El agua reduce el calor de combustión del combustible a granel. Esto significa más humo, mayores dificultades para arrancar, menor eficiencia energética.
El agua provoca la corrosión de los componentes vitales del sistema de combustible: bombas de combustible, bombas de inyección, líneas de combustible, etc.
El agua y los microbios que lo acompañan obstruyen y estropean los filtros de papel para el combustible, lo que a su vez provoca un fallo prematuro de la bomba de combustible debido a la ingestión de partículas grandes.
El agua se congela para formar cristales de hielo cerca de 0 ° C (32 ° F). Estos cristales proporcionan sitios para la nucleación y aceleran la gelificación del combustible residual.
El agua acelera el crecimiento de las colonias microbianas, que pueden obstruir el sistema de combustible. Hay informes de usuarios de biodiesel que han calentado los tanques de combustible para lidiar con el problema de los microbios.
Además, el agua puede causar picaduras en los pistones de un motor diesel.
Reacciones de síntesis
El proceso de transesterificación consiste en combinar el aceite (generalmente aceite vegetal) con un alcohol ligero, generalmente metanol, y dejar un residuo de propanotriol (glicerina) de valor agregado que puede ser utilizado por la industria cosmética, entre otros.
Transesterificación
Las grasas de los animales y las plantas están típicamente hechas de triglicéridos, que son ésteres de ácidos grasos libres con glicerol. En el proceso, el alcohol se desprotona (se elimina de un catión de hidrógeno de una molécula) con una base para formar un nucleófilo (anión con un par de electrones libres) más fuerte. El etanol y el metanol se utilizan comúnmente. Como se ve en el diagrama, la reacción no tiene reactivos que no sean triglicéridos y alcohol.
En condiciones ambientales normales, la reacción puede o no ocurrir muy lentamente. El calor se utiliza para acelerar la reacción, además de un ácido o una base. Es importante tener en cuenta que el ácido o la base no se consumen durante la reacción, es decir, son catalizadores. Casi todo el biodiesel se produce a partir de aceites vegetales vírgenes utilizando una base como catalizador porque es el método más económico, requiere bajas temperaturas y presiones y obtiene una conversión del 98%. Sin embargo, hay otros métodos que utilizan ácidos similares a los catalizadores que son más lentos.
Durante el proceso de esterificación, el triglicérido reacciona con un alcohol en presencia de un catalizador, generalmente hidróxidos fuertes (NaOH o KOH). El propósito de realizar una titulación ácido-base es saber cuánta base se necesita para neutralizar todos los ácidos grasos libres y luego completar la reacción.
Transesterificación utilizando bases.
En este caso, la transesterificación se lleva a cabo a través del mecanismo de reacción conocido como sustitución nucleófila en el acilo, utilizando una base fuerte, capaz de desprotonar el alcohol, como catalizador. Comúnmente, la base se disuelve en alcohol para dispersarla en todo el aceite. El hidróxido debe estar muy seco: cualquier cantidad de agua en el proceso aumenta las posibilidades de saponificación y produce jabones que consumen la base. Una vez hecha la mezcla de alcohol y base, se agrega al triglicérido.
El átomo de carbono del grupo carbonilo del éster del triglicérido soporta una densidad de carga positiva y el átomo de oxígeno del grupo carbonilo más electronegativo, tiene una mayor densidad de carga, con lo que el enlace está polarizado
Mezclas
Las mezclas de biodiesel y diésel convencional a base de hidrocarburos son los productos que se distribuyen más comúnmente para su uso en el mercado minorista de combustible diesel. Gran parte del mundo utiliza un sistema conocido como el factor «B» para indicar la cantidad de biodiesel en cualquier mezcla de combustible:
Biodiesel 100% se conoce como B100
20% de biodiesel, 80% de petrodiesel está etiquetado B20
5% de biodiesel, 95% de petrodiesel está etiquetado como B5
2% de biodiesel, 98% de petrodiesel está etiquetado como B2
Las mezclas de 20% de biodiésel y más bajas se pueden usar en equipos diesel sin, o solo modificaciones menores, aunque ciertos fabricantes no extienden la cobertura de la garantía si el equipo está dañado por estas mezclas. Las mezclas B6 a B20 están cubiertas por la especificación ASTM D7467. El biodiesel también se puede usar en su forma pura (B100), pero puede requerir ciertas modificaciones del motor para evitar problemas de mantenimiento y rendimiento. La mezcla de B100 con diesel de petróleo se puede lograr mediante:
Mezcla en tanques en el punto de fabricación antes de la entrega al camión cisterna
Mezcla de salpicaduras en el camión cisterna (agregando porcentajes específicos de biodiesel y diesel de petróleo)
Mezcla en línea, dos componentes llegan al camión cisterna simultáneamente.
La mezcla de la bomba dosificada, el diésel de petróleo y los medidores de biodiesel se ajustan a X volumen total, la bomba de transferencia se extrae de dos puntos y la mezcla se completa al salir de la bomba.
Eficiencia de combustible
La potencia de salida del biodiesel depende de su mezcla, calidad y condiciones de carga en las que se quema el combustible. La eficiencia térmica, por ejemplo, de B100 en comparación con B20 variará debido al contenido de energía diferente de las diversas mezclas. La eficiencia térmica de un combustible se basa en parte en características del combustible tales como: viscosidad, densidad específica y punto de inflamación; Estas características cambiarán a medida que las mezclas y la calidad del biodiesel varíen. La Sociedad Americana para Pruebas y Materiales ha establecido estándares para juzgar la calidad de una muestra de combustible dada.
Un estudio encontró que la eficiencia térmica del freno de B40 era superior a la contraparte tradicional del petróleo en relaciones de compresión más altas (esta eficiencia térmica del freno más alta se registró en relaciones de compresión de 21: 1). Se observó que, a medida que aumentaban las relaciones de compresión, aumentaba la eficiencia de todos los tipos de combustible, así como las mezclas que se estaban probando; aunque se encontró que una mezcla de B40 era la más económica con una relación de compresión de 21: 1 sobre todas las demás mezclas. El estudio implicó que este aumento en la eficiencia se debió a la densidad del combustible, la viscosidad y los valores de calentamiento de los combustibles.
Combustión
Los sistemas de combustible en algunos motores diesel modernos no fueron diseñados para albergar biodiesel, mientras que muchos motores pesados pueden funcionar con mezclas de biodiesel hasta B20. Los sistemas tradicionales de combustible de inyección directa funcionan a aproximadamente 3.000 psi en la punta del inyector, mientras que el moderno sistema de combustible de riel común funciona a más de 30.000 PSI en la punta del inyector. Los componentes están diseñados para funcionar en un gran rango de temperatura, desde bajo cero hasta más de 1,000 ° F (560 ° C). Se espera que el combustible diesel se queme de manera eficiente y produzca la menor cantidad de emisiones posible. A medida que se introducen normas de emisión en los motores diésel, se está diseñando la necesidad de controlar las emisiones nocivas en los parámetros de los sistemas de combustible de los motores diésel. El sistema tradicional de inyección en línea es más tolerante a los combustibles de peor calidad en comparación con el sistema de combustible common rail. Las presiones más altas y las tolerancias más estrictas del sistema de riel común permiten un mayor control sobre la atomización y el tiempo de inyección. Este control de la atomización, así como la combustión, permite una mayor eficiencia de los motores diésel modernos, así como un mayor control sobre las emisiones. Los componentes dentro de un sistema de combustible diesel interactúan con el combustible de una manera que garantiza un funcionamiento eficiente del sistema de combustible y, por lo tanto, del motor. Si se introduce un combustible fuera de especificación en un sistema que tiene parámetros de operación específicos, entonces la integridad del sistema de combustible general puede verse comprometida. Algunos de estos parámetros, como el patrón de pulverización y la atomización, están directamente relacionados con el tiempo de inyección.
Un estudio encontró que durante la atomización, el biodiésel y sus mezclas producían gotas de mayor diámetro que las gotas producidas por el petrodiesel tradicional. Las gotas más pequeñas se atribuyeron a la menor viscosidad y tensión superficial del combustible diesel tradicional. Se encontró que las gotitas en la periferia del patrón de rociado tenían un diámetro mayor que las gotitas en el centro. Esto se atribuyó a la caída de presión más rápida en el borde del patrón de rociado; hubo una relación proporcional entre el tamaño de la gota y la distancia desde la punta del inyector. Se encontró que B100 tenía la mayor penetración de rociado, esto se atribuyó a la mayor densidad de B100. Tener un tamaño de gota mayor puede conducir a ineficiencias en la combustión, a un aumento de las emisiones y a una disminución de la potencia del caballo. En otro estudio se encontró que hay un breve retraso en la inyección al inyectar biodiesel. Este retraso en la inyección se atribuyó a la mayor viscosidad del Biodiesel. Se observó que la mayor viscosidad y la mayor calificación de cetano del biodiesel sobre el petrodiesel tradicional conducen a una atomización deficiente, así como a la penetración de la mezcla con aire durante el período de retraso de la ignición. Otro estudio observó que este retraso en la ignición puede ayudar a disminuir la emisión de NOx.
Las emisiones
Las emisiones son inherentes a la combustión de los combustibles diesel que están regulados por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). Dado que estas emisiones son un subproducto del proceso de combustión, para garantizar el cumplimiento de la EPA, un sistema de combustible debe ser capaz de controlar la combustión de los combustibles, así como la mitigación de las emisiones. Se están introduciendo varias tecnologías nuevas para controlar la producción de emisiones de diesel. El sistema de recirculación de gases de escape, EGR, y el filtro de partículas diesel, DPF, están diseñados para mitigar la producción de emisiones nocivas.
Un estudio realizado por la Universidad Nacional de Chonbuk concluyó que una mezcla de biodiésel B30 reducía las emisiones de monóxido de carbono en aproximadamente un 83% y las emisiones de materia particulada en aproximadamente un 33%. Sin embargo, se encontró que las emisiones de NOx aumentaron sin la aplicación de un sistema de EGR. El estudio también concluyó que, con EGR, una mezcla de biodiesel B20 reducía considerablemente las emisiones del motor. Además, el análisis realizado por la Junta de Recursos del Aire de California encontró que el biodiesel tenía las emisiones de carbono más bajas de los combustibles probados, que eran diesel ultra bajo en azufre, gasolina, etanol a base de maíz, gas natural comprimido y cinco tipos de biodiesel de diferentes materias primas . Sus conclusiones también mostraron una gran variación en las emisiones de carbono del biodiesel en función de la materia prima utilizada. De la soja, el sebo, la canola, el maíz y el aceite de cocina usado, la soja mostró las mayores emisiones de carbono, mientras que el aceite de cocina usado produjo la más baja.
Al estudiar el efecto del biodiesel en los filtros de partículas diesel, se encontró que aunque la presencia de carbonatos de sodio y potasio ayudó en la conversión catalítica de la ceniza, ya que las partículas de diesel se catalizan, pueden congregarse dentro del DPF y así interferir con los espacios libres. del filtro. [aclaración necesaria] Esto puede hacer que el filtro se obstruya e interfiera con el proceso de regeneración. En un estudio sobre el impacto de las tasas de EGR con mezclas de biodiesel de jathropa, se demostró que hubo una disminución en la eficiencia del combustible y la potencia de par debido al uso de biodiesel en un motor diesel diseñado con un sistema EGR. Se encontró que las emisiones de CO y CO2 aumentaron con un aumento en la recirculación de los gases de escape, pero los niveles de NOx disminuyeron. El nivel de opacidad de las mezclas de jathropa estaba en un rango aceptable, donde el diesel tradicional estaba fuera de los estándares aceptables. Se demostró que se podía obtener una disminución de las emisiones de Nox con un sistema EGR. Este estudio mostró una ventaja sobre el diesel tradicional dentro de un cierto rango operativo del sistema EGR.
A partir de 2017, los combustibles biodiesel mezclados (especialmente B5, B8 y B20) se usan regularmente en muchos vehículos pesados, especialmente en autobuses de tránsito en ciudades de los EE. UU. La caracterización de las emisiones de escape mostró reducciones de emisiones significativas en comparación con el diesel regular.
Compatibilidad de materiales
Plásticos: el polietileno de alta densidad (HDPE) es compatible pero el cloruro de polivinilo (PVC) se degrada lentamente. El poliestireno se disuelve en contacto con el biodiesel.
Metales: el biodiesel (como el metanol) tiene un efecto sobre los materiales a base de cobre (por ejemplo, el latón), y también afecta al zinc, estaño, plomo y hierro fundido. Los aceros inoxidables (316 y 304) y el aluminio no se ven afectados.
Caucho: el biodiesel también afecta a los tipos de cauchos naturales que se encuentran en algunos componentes más antiguos del motor. Los estudios también han encontrado que los elastómeros fluorados (FKM) curados con peróxido y óxidos de metales básicos pueden degradarse cuando el biodiesel pierde su estabilidad causada por la oxidación. Se descubrió que los cauchos sintéticos de uso común FKM-GBL-S y FKM-GF-S encontrados en los vehículos modernos manejan el biodiesel en todas las condiciones.
Estándares técnicos
El biodiesel tiene una serie de estándares para su calidad que incluyen la norma europea EN 14214, ASTM International D6751, y otros.
Gelificación a baja temperatura
Cuando el biodiesel se enfría por debajo de cierto punto, algunas de las moléculas se agregan y forman cristales. El combustible comienza a aparecer turbio una vez que los cristales se vuelven más grandes que un cuarto de las longitudes de onda de la luz visible: este es el punto de nube (CP). A medida que el combustible se enfría más, estos cristales se hacen más grandes. La temperatura más baja a la que el combustible puede pasar a través de un filtro de 45 micrómetros es el punto de obturación del filtro frío (CFPP). A medida que el biodiesel se enfría más, se gelificará y luego solidificará. Dentro de Europa, existen diferencias en los requisitos de PPCP entre países. Esto se refleja en las diferentes normas nacionales de esos países. La temperatura a la que el biodiesel puro (B100) comienza a gelificarse varía significativamente y depende de la mezcla de ésteres y, por lo tanto, del aceite de alimentación utilizado para producir el biodiesel. Por ejemplo, el biodiesel producido a partir de variedades de ácido erúcico bajo de semilla de canola (RME) comienza a gelificar a aproximadamente -10 ° C (14 ° F). El biodiesel producido a partir de sebo de res y aceite de palma tiende a gelificarse a aproximadamente 16 ° C (61 ° F) y 13 ° C (55 ° F) respectivamente. Hay una serie de aditivos disponibles comercialmente que reducirán significativamente el punto de fluidez y el punto de obturación del filtro frío del biodiesel puro. La operación en invierno también es posible al mezclar el biodiesel con otros aceites combustibles, incluido el combustible diesel # 2 con bajo contenido de azufre y el diesel / kerosene # 1.
Otro enfoque para facilitar el uso de biodiesel en condiciones de frío es emplear un segundo tanque de combustible para biodiesel además del tanque de combustible diesel estándar. El segundo tanque de combustible se puede aislar y un serpentín de calentamiento que utiliza refrigerante del motor pasa por el tanque. Los tanques de combustible pueden cambiarse cuando el combustible está lo suficientemente caliente. Se puede usar un método similar para operar vehículos diesel usando aceite vegetal recto.
Contaminacion por agua
El biodiesel puede contener cantidades pequeñas pero problemáticas de agua. Aunque solo es ligeramente miscible con agua, es higroscópico. Una de las razones por las que el biodiesel puede absorber agua es la persistencia de los mono y diglicéridos que quedan de una reacción incompleta. Estas moléculas pueden actuar como un emulsionante, permitiendo que el agua se mezcle con el biodiesel. Además, puede haber agua residual para el procesamiento o como resultado de la condensación del tanque de almacenamiento. La presencia de agua es un problema porque:
El agua reduce el calor de la combustión del combustible, causando humo, un arranque más difícil y una potencia reducida.
El agua provoca la corrosión de los componentes del sistema de combustible (bombas, líneas de combustible, etc.)
Los microbios en el agua hacen que los filtros de elementos de papel en el sistema se pudran y fallen, lo que ocasiona el fallo de la bomba de combustible debido a la ingestión de partículas grandes.
El agua se congela para formar cristales de hielo que proporcionan sitios para la nucleación, acelerando la gelificación del combustible.
El agua causa picaduras en los pistones.
Anteriormente, la cantidad de agua que contamina el biodiesel ha sido difícil de medir tomando muestras, ya que el agua y el aceite se separan. Sin embargo, ahora es posible medir el contenido de agua utilizando sensores de agua en aceite.
La contaminación del agua también es un problema potencial cuando se usan ciertos catalizadores químicos involucrados en el proceso de producción, lo que reduce sustancialmente la eficiencia catalítica de catalizadores básicos (pH alto) como el hidróxido de potasio. Sin embargo, la metodología de producción de metanol supercrítico, mediante la cual el proceso de transesterificación de la materia prima del aceite y el metanol se efectúa a altas temperaturas y presiones, se ha demostrado que no se ve afectada en gran medida por la presencia de contaminación del agua durante la fase de producción.
Aplicaciones
El biodiesel se puede usar en forma pura (B100) o se puede mezclar con diesel de petróleo en cualquier concentración en la mayoría de los motores diesel de bomba de inyección. Los nuevos motores de riel común de alta presión extrema (29,000 psi) tienen límites estrictos de fábrica de B5 o B20, según el fabricante. El biodiesel tiene diferentes propiedades de solvente que el petrodiesel, y degradará las juntas y mangueras de caucho natural en los vehículos (en su mayoría vehículos fabricados antes de 1992), aunque tienden a desgastarse de forma natural y es muy probable que ya hayan sido reemplazados con FKM, que no es reactivo al biodiesel. Se sabe que el biodiesel descompone los depósitos de residuos en las líneas de combustible donde se ha utilizado el petrodiesel. Como resultado, los filtros de combustible pueden obstruirse con partículas si se realiza una transición rápida a biodiesel puro. Por lo tanto, se recomienda cambiar los filtros de combustible en los motores y calentadores poco después de cambiar a una mezcla de biodiesel.
Distribución
Desde la aprobación de la Ley de Política Energética de 2005, el uso de biodiesel ha aumentado en los Estados Unidos. En el Reino Unido, la obligación de combustible de transporte renovable obliga a los proveedores a incluir un 5% de combustible renovable en todos los combustibles de transporte vendidos en el Reino Unido para 2010. Para el diesel de carreteras, esto significa efectivamente un 5% de biodiesel (B5).
Uso vehicular y aceptación del fabricante.
En 2005, Chrysler (entonces parte de DaimlerChrysler) lanzó los diésel Jeep Liberty CRD de la fábrica al mercado europeo con mezclas de biodiésel al 5%, lo que indica una aceptación al menos parcial del biodiésel como un aditivo de combustible diesel aceptable. En 2007, DaimlerChrysler indicó su intención de aumentar la cobertura de la garantía a un 20% de mezclas de biodiesel si se puede estandarizar la calidad de los biocombustibles en los Estados Unidos.
El Grupo Volkswagen ha publicado una declaración que indica que varios de sus vehículos son compatibles con B5 y B100 hechos de aceite de semilla de colza y compatibles con la norma EN 14214. El uso del tipo de biodiesel especificado en sus automóviles no anulará ninguna garantía.
Mercedes Benz no permite combustibles diésel que contengan más de 5% de biodiesel (B5) debido a las preocupaciones sobre «deficiencias de producción». Cualquier daño causado por el uso de dichos combustibles no aprobados no estará cubierto por la Garantía Limitada de Mercedes-Benz.
A partir de 2004, la ciudad de Halifax, Nueva Escocia, decidió actualizar su sistema de autobuses para permitir que la flota de autobuses de la ciudad funcione exclusivamente con un biodiesel a base de aceite de pescado. Esto causó a la ciudad algunos problemas mecánicos iniciales, pero después de varios años de refinación, toda la flota se había convertido con éxito.
En 2007, McDonald’s del Reino Unido anunció que comenzaría a producir biodiesel a partir del subproducto de aceite residual de sus restaurantes. Este combustible sería utilizado para ejecutar su flota.
El Chevy Cruze Clean Turbo Diesel 2014, directo de fábrica, tendrá una clasificación de hasta B20 (mezcla de 20% de biodiesel / 80% de diesel regular) para compatibilidad con biodiesel
Uso ferroviario
La empresa británica de trenes, Virgin Trains, afirmó haber corrido el primer «tren de biodiesel» del Reino Unido, que se convirtió para funcionar con 80% de petrodiesel y 20% de biodiesel.
El Tren Real Británico, el 15 de septiembre de 2007, completó su primer viaje con 100% de combustible biodiesel suministrado por Green Fuels Ltd. El príncipe Charles y el director gerente de Green Fuels, James Hygate, fueron los primeros pasajeros de un tren completamente alimentado por combustible biodiesel. Desde 2007, Royal Train ha operado con éxito en B100 (100% de biodiesel).
De manera similar, un ferrocarril estatal de línea corta en el este de Washington realizó una prueba de una mezcla de 25% de biodiesel / 75% de petrodiesel durante el verano de 2008, comprando combustible de un productor de biodiesel ubicado a lo largo de las vías del ferrocarril. El tren será impulsado por biodiesel hecho en parte de canola cultivada en regiones agrícolas a través de la cual corre la línea corta.
También en 2007, Disneyland comenzó a operar los trenes del parque en B98 (98% de biodiesel). El programa se suspendió en 2008 debido a problemas de almacenamiento, pero en enero de 2009, se anunció que el parque ejecutaría todos los trenes con biodiesel fabricado a partir de sus propios aceites de cocina usados. Esto es un cambio de la ejecución de los trenes en biodiesel a base de soja.
En 2007, el histórico monte. Washington Cog Railway agregó la primera locomotora de biodiesel a su flota de locomotoras a todo vapor. La flota ha escalado las laderas occidentales del Monte Washington en New Hampshire desde 1868 con un ascenso vertical máximo de 37.4 grados.
El 8 de julio de 2014, el entonces ministro de ferrocarriles de la India, DV Sadananda Gowda, anunció en el Presupuesto de los ferrocarriles que se utilizará un 5% de biodiesel en los motores diésel de los ferrocarriles de la India.
Uso de aviones
Un avión de prueba checo ha realizado un vuelo de prueba completamente alimentado con biodiesel. Sin embargo, otros vuelos de reactores recientes que utilizan biocombustible han estado usando otros tipos de combustibles renovables.
El 7 de noviembre de 2011, United Airlines realizó el primer vuelo de aviación comercial del mundo en un biocombustible de origen microbiano utilizando Solajet ™, el combustible para reactores renovables derivado de las algas de Solazyme. El avión Boeing 737-800 de Eco-skies fue alimentado con un 40 por ciento de Solajet y un 60 por ciento de combustible para aviones derivado del petróleo. El vuelo comercial 1403 de Eco-skies partió del aeropuerto IAH de Houston a las 10:30 y aterrizó en el aeropuerto ORD de Chicago a las 13:03.
En septiembre de 2016, la aerolínea de bandera holandesa KLM contrató a AltAir Fuels para suministrar biocombustibles a todos los vuelos de KLM que salen del Aeropuerto Internacional de Los Ángeles. Durante los próximos tres años, la compañía con sede en Paramount, California, bombeará biocombustible directamente al aeropuerto desde su refinería cercana.
Como un aceite de calefacción
El biodiesel también se puede usar como combustible para calefacción en calderas domésticas y comerciales, una mezcla de combustible para calefacción y biocombustible que está estandarizado y sujeto a impuestos de manera ligeramente diferente al combustible diesel utilizado para el transporte. El combustible de bioheat es una mezcla patentada de biodiesel y aceite de calefacción tradicional. Bioheat es una marca registrada de la National Biodiesel Board y la National Oilheat Research Alliance en los EE. UU., Y Columbia Fuels en Canadá. Calentamiento de biodiesel está disponible en varias mezclas. La norma ASTM 396 reconoce que las mezclas de hasta 5 por ciento de biodiésel son equivalentes al aceite de calefacción de petróleo puro. Muchos consumidores utilizan mezclas de niveles más altos de hasta un 20% de biocombustible. Se están realizando investigaciones para determinar si dichas mezclas afectan el rendimiento.
Los hornos más antiguos pueden contener piezas de caucho que se verían afectadas por las propiedades de los solventes del biodiesel, pero de lo contrario pueden quemar el biodiesel sin necesidad de conversión. Sin embargo, se debe tener cuidado, ya que los barnices dejados por el petrodiesel se liberarán y pueden obstruir las tuberías; se requiere un filtrado de combustible y un reemplazo rápido del filtro. Otro enfoque es comenzar a usar el biodiesel como una mezcla, y disminuir la proporción de petróleo con el tiempo puede permitir que los barnices se desprendan más gradualmente y que sea menos probable que se obstruyan. Sin embargo, gracias a sus fuertes propiedades solventes, el horno se limpia y generalmente se vuelve más eficiente. Un documento de investigación técnica describe la investigación de laboratorio y el proyecto de ensayos de campo utilizando biodiesel puro y mezclas de biodiesel como combustible para calefacción en calderas de combustible. Durante la Biodiesel Expo 2006 en el Reino Unido, Andrew J. Robertson presentó su investigación sobre el combustible para calefacción con biodiésel de su documento técnico y sugirió que el biodiésel B20 podría reducir las emisiones de CO2 en los hogares del Reino Unido en 1,5 millones de toneladas por año.
Limpieza de derrames de petróleo.
Con el 80–90% de los costos del derrame de petróleo invertidos en la limpieza de la línea de costa, se buscan métodos más eficientes y rentables para extraer los derrames de petróleo de las costas. El biodiesel ha demostrado su capacidad para disolver significativamente el petróleo crudo, dependiendo de la fuente de los ácidos grasos. En un entorno de laboratorio, los sedimentos aceitados que simularon las líneas costeras contaminadas se rociaron con una sola capa de biodiesel y se expusieron a las mareas simuladas. El biodiesel es un disolvente efectivo para el aceite debido a su componente de éster metílico, que reduce considerablemente la viscosidad del aceite crudo. Además, tiene una flotabilidad más alta que el petróleo crudo, lo que más tarde ayuda a su eliminación. Como resultado, el 80% del aceite se eliminó del adoquín y la arena fina, el 50% en arena gruesa y el 30% en grava. Una vez que el petróleo se libera de la costa, la mezcla de aceite y biodiesel se elimina manualmente de la superficie del agua con desnatadores. Cualquier mezcla restante se descompone fácilmente debido a la alta biodegradabilidad del biodiesel y al aumento de la exposición en la superficie de la mezcla.
Ventajas y desventajas
Ventajas
El biodiesel reduce significativamente las principales emisiones de vehículos, como el monóxido de carbono y los hidrocarburos volátiles, en el caso de los motores de gasolina, y las partículas, en el caso de los motores diesel.
La producción de biodiesel es una alternativa en el uso del suelo que evita los fenómenos de erosión y desertificación a los que pueden exponerse aquellas tierras agrícolas que, debido a las presiones del mercado, están siendo abandonadas por los agricultores.
El biodiesel representa un ahorro de entre el 25% y el 80% de las emisiones de CO2 producidas por los combustibles derivados del petróleo, constituyendo así un elemento importante para reducir los gases de efecto invernadero producidos por el transporte.
Debido a su mayor índice de cetano y lubricación, reduce el desgaste de la bomba de inyección y de las boquillas.
No tiene compuestos de azufre por lo que no los elimina como gases de combustión.
El biodiesel también se usa como una alternativa de aceite para motores de dos tiempos, en varios porcentajes; El porcentaje más utilizado es 10/1.
El biodiesel también se puede utilizar como un aditivo para motores de gasolina (nafta) para la limpieza interna de estos.
Desventajas
La explotación de plantaciones para palmas de aceite (usadas para hacer biodiesel) fue responsable del 87% de la deforestación de Malasia hasta el año 2000. En Sumatra y Borneo, millones de hectáreas de bosque se convirtieron en la tierra de estas palmeras y en los últimos años más El doble de esa cifra se ha logrado, el registro y los incendios continúan. Incluso deforestaron completamente el famoso Parque Nacional Tanjung Puting en Kalimantan. Orangutanes, gibones, rinocerontes, tigres de tapir, panteras nebulosas, etc … se extinguirán por la destrucción del hábitat. Miles de indígenas han sido desalojados de sus tierras y 1.500 indonesios fueron torturados. Pero los gobiernos, mientras Europa sigue comprando su palma aceitera para producir biodiesel, continuarán promoviendo el cultivo de estas plantas para su propio beneficio.
Debido a su mejor capacidad de solvente con respecto al petrodiésel, los residuos existentes se disuelven y envían por la línea de combustible, pudiendo obstruir los filtros, caso que ocurre solo cuando se usa por primera vez después de haber sido consumido diesel mineral.
Tiene una capacidad de energía menor, aproximadamente un 3% menos, aunque esto, en la práctica, no es tan notable, ya que se compensa con el mayor índice de cetano, que produce una combustión más completa con menos compresión.
Ciertas hipótesis sugieren que se producen mayores depósitos de combustión y que el arranque en frío de los motores está degradado, pero esto aún no está documentado.
Other problems that it presents relate to the area of storage logistics, since it is a hydrophilic and degradable product, for which an exact planning of its production and shipment is necessary. The product degrades notoriously faster than the petrodiésel.
So far, the shelf life of biodiesel is not clear; some argue that has a very short life time (months), while others claim that their useful life reaches even 10 years or more. But everyone agrees that it depends on their handling and storage.
The average yield for oilseeds such as sunflower, peanut, rice, cotton, soybean or castor beans is around 900 L of biodiesel per hectare harvested. This may make it impractical for countries with little arable land; nevertheless, the great variety of seeds suitable for their production (many of them complementary in their rotation or with by-products usable in other industries) makes it a sustainable project. However, jatropha is beginning to be usedto produce vegetable oil and, subsequently, biodiesel and that can be grown even in desert areas.