Los combustibles renovables son combustibles producidos a partir de recursos renovables. Algunos ejemplos incluyen: biocombustibles (por ejemplo, aceite vegetal utilizado como combustible , etanol , metanol a partir de energía limpia y dióxido de carbono [1] o biomasa, y biodiésel ), combustible de hidrógeno (cuando se produce con procesos renovables) y combustible totalmente sintético (también conocido como electrocombustible ) producido a partir de dióxido de carbono ambiental y agua. Esto contrasta con los combustibles no renovables como el gas natural , el GLP ( propano ), el petróleo y otros combustibles fósiles y la energía nuclear . Los combustibles renovables pueden incluir combustibles que se sintetizan a partir de fuentes de energía renovables , como la eólica y la solar. Los combustibles renovables han ganado popularidad debido a su sostenibilidad , bajas contribuciones al ciclo del carbono y, en algunos casos, menores cantidades de gases de efecto invernadero . Las ramificaciones geopolíticas de estos combustibles también son de interés, en particular para las economías industrializadas que desean independizarse del petróleo de Medio Oriente .
En su informe Perspectivas energéticas mundiales 2006, la Agencia Internacional de la Energía concluye que, si no se controla, la creciente demanda de petróleo acentuaría la vulnerabilidad de los países consumidores a una grave interrupción del suministro y el consiguiente shock de precios. Los biocombustibles renovables para el transporte representan una fuente clave de diversificación con respecto a los productos derivados del petróleo . Los biocombustibles derivados de los cereales y la remolacha en las regiones templadas tienen un papel que desempeñar, pero son relativamente caros y sus beneficios en términos de eficiencia energética y ahorro de CO2 son variables. Los biocombustibles derivados de la caña de azúcar y otros cultivos tropicales altamente productivos son mucho más competitivos y beneficiosos, pero todos los biocombustibles de primera generación compiten en última instancia con la producción de alimentos por la tierra, el agua y otros recursos. Se requieren mayores esfuerzos para desarrollar y comercializar tecnologías de biocombustibles de segunda generación, como las biorrefinerías y los productos lignocelulósicos , que permitan la producción flexible de biocombustibles y otros productos a partir de materiales vegetales no comestibles. [2]
La teoría del pico del petróleo de Hubbert sugiere que el petróleo es un recurso finito que se está agotando rápidamente. De las reservas totales de petróleo restantes en todo el mundo de aproximadamente 1.277.702.000.000 barriles (203,1384 km3 ) (aproximadamente la mitad de las reservas vírgenes originales) y una tasa de uso mundial de 25.000.000.000 barriles (4,0 km3 ) por año, se predice que solo quedará petróleo para unos 50 años al ritmo actual de agotamiento. El petróleo es imperativo para las siguientes industrias: combustible (calefacción doméstica, combustible para aviones, gasolina, diésel, etc.) , transporte , agricultura , farmacéutica , plásticos /resinas, fibras artificiales, caucho sintético y explosivos . Si el mundo moderno sigue dependiendo del petróleo como fuente de energía, el precio del petróleo crudo podría aumentar notablemente, desestabilizando las economías de todo el mundo. En consecuencia, los impulsores de los combustibles renovables incluyen: los altos precios del petróleo , el desequilibrio comercial, la inestabilidad en las regiones exportadoras de petróleo del mundo, la Ley de Política Energética de 2005 , el potencial de ganancias inesperadas para los agricultores y las industrias estadounidenses, la evitación de la depresión económica, la evitación de la escasez de productos debido a un escenario volátil de " pico del petróleo " que se espera que comience ya en 2021, [3] (aunque el pico del petróleo no es una idea nueva) y una desaceleración del calentamiento global que puede marcar el comienzo de un cambio climático sin precedentes .
Además, la conclusión de que las emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero están causando el cambio climático , junto con las inestabilidades geopolíticas regionales, han desafiado a las naciones a actuar para desarrollar fuentes de energía alternativas y neutrales en carbono . Por lo tanto, los combustibles renovables se están volviendo atractivos para muchos gobiernos, que están comenzando a ver la independencia energética sostenible como un activo valioso.
El 19 de diciembre de 2007, el presidente Bush firmó la Ley de Independencia y Seguridad Energética , que establece el requisito de que al menos 36 mil millones de galones estadounidenses (140.000.000 m3 ) de combustible renovable se utilicen en el mercado para el año 2022. [4]
Según la Agencia Internacional de Energía (AIE), la comercialización de etanol celulósico podría permitir que los combustibles de etanol desempeñen un papel mucho más importante en el futuro de lo que se creía anteriormente. [5] El etanol celulósico se puede fabricar a partir de materia vegetal compuesta principalmente de fibras de celulosa no comestibles que forman los tallos y las ramas de la mayoría de las plantas. Los cultivos energéticos dedicados , como el pasto varilla, también son fuentes de celulosa prometedoras que se pueden producir en muchas regiones de los Estados Unidos. [6]
Los biocombustibles son un tipo de combustible cuya energía se deriva de la fijación biológica del carbono . Los biocombustibles incluyen combustibles derivados de la conversión de biomasa , así como biomasa sólida , combustibles líquidos y varios biogases . [7] Aunque los combustibles fósiles tienen su origen en la antigua fijación del carbono , no se consideran biocombustibles según la definición generalmente aceptada porque contienen carbono que ha estado "fuera" del ciclo del carbono durante mucho tiempo. Los biocombustibles están ganando cada vez más atención pública y científica, impulsada por factores como los picos de los precios del petróleo , la necesidad de una mayor seguridad energética , la preocupación por las emisiones de gases de efecto invernadero de los combustibles fósiles y el apoyo de los subsidios gubernamentales .
El bioetanol es un alcohol elaborado por fermentación , principalmente a partir de carbohidratos producidos en cultivos de azúcar o almidón como el maíz o la caña de azúcar . La biomasa celulósica , derivada de fuentes no alimentarias como árboles y pastos, también se está desarrollando como materia prima para la producción de etanol. El etanol se puede utilizar como combustible para vehículos en su forma pura, pero generalmente se utiliza como aditivo de gasolina para aumentar el octanaje y mejorar las emisiones de los vehículos. El bioetanol se usa ampliamente en los EE. UU. y en Brasil . El diseño actual de las plantas no prevé la conversión de la porción de lignina de las materias primas vegetales en componentes de combustible mediante fermentación.
El biodiésel se elabora a partir de aceites vegetales y grasas animales . El biodiésel se puede utilizar como combustible para vehículos en su forma pura, pero normalmente se utiliza como aditivo diésel para reducir los niveles de partículas, monóxido de carbono e hidrocarburos de los vehículos propulsados por diésel. El biodiésel se produce a partir de aceites o grasas mediante transesterificación y es el biocombustible más común en Europa.
En 2010, la producción mundial de biocombustibles alcanzó los 105 mil millones de litros (28 mil millones de galones estadounidenses), un 17% más que en 2009, y los biocombustibles proporcionaron el 2,7% de los combustibles mundiales para el transporte por carretera, una contribución compuesta en gran medida por etanol y biodiésel. [8] La producción mundial de combustible de etanol alcanzó los 86 mil millones de litros (23 mil millones de galones estadounidenses) en 2010, con Estados Unidos y Brasil como los principales productores del mundo, representando juntos el 90% de la producción mundial. El mayor productor de biodiésel del mundo es la Unión Europea , que representa el 53% de toda la producción de biodiésel en 2010. [8] A partir de 2011, existen mandatos para mezclar biocombustibles en 31 países a nivel nacional y en 29 estados/provincias. [9] Según la Agencia Internacional de Energía , los biocombustibles tienen el potencial de satisfacer más de una cuarta parte de la demanda mundial de combustibles para el transporte en 2050. [10]
El aceite de pirólisis es otro tipo de combustible derivado de la fracción lignocelulósica de la biomasa. Al calentar rápidamente la biomasa en ausencia de oxígeno ( pirólisis ), se puede formar un crudo líquido que puede procesarse posteriormente para obtener un bioaceite utilizable. A diferencia de otros biocombustibles, los aceites de pirólisis utilizan la fracción no comestible de la biomasa y pueden producirse en el orden de milisegundos y sin necesidad de grandes reactores de fermentación. [11]
El combustible de hidrógeno se refiere al uso de gas hidrógeno ( H2 ) como portador de energía. En términos generales, la producción de combustible de hidrógeno renovable se puede dividir en dos categorías generales: producción de origen biológico y producción química. [12] Este es un área de investigación actual, y los nuevos desarrollos y tecnologías están haciendo que este campo evolucione rápidamente.
La producción biológica de combustible de hidrógeno ha sido un tema de investigación desde al menos la década de 1970. El gas hidrógeno se puede producir a partir de fuentes de biomasa como residuos agrícolas y forestales, desechos de consumo y otros cultivos agrícolas específicos. [12] Específicamente, el combustible de hidrógeno se produce mediante un proceso llamado gasificación , donde la biomasa se procesa en gas combustible y luego se quema, o por pirólisis , un proceso relacionado que puede conducir a gas hidrógeno adecuado para aplicaciones de celdas de combustible. Un tema continuo de investigación se refiere a la producción de coproductos no deseados en ambos procesos. La presencia de otros gases contaminantes a menudo depende de la composición específica de la fuente de biomasa, que puede ser difícil de controlar. [12] Otra fuente para la producción biológica de combustible de hidrógeno son las algas . A fines de la década de 1990, se descubrió que si las algas se privan de azufre, pasarán de la producción de oxígeno, como en la fotosíntesis normal, a la producción de hidrógeno. [13] Las granjas experimentales de algas están intentando hacer de las algas una fuente de energía económicamente viable. [14]
También existen varios métodos físico-químicos para producir hidrógeno; la mayoría de estos métodos requieren la electrólisis del agua. Cuando este proceso obtiene su energía de fuentes de energía renovables como turbinas eólicas o células fotovoltaicas , la producción requiere poco consumo de recursos no renovables. El combustible de hidrógeno, cuando se produce a partir de fuentes de energía renovables como la energía eólica o solar, es un combustible renovable [12] conocido como hidrógeno verde .
Los electrocombustibles, también conocidos como e-fuels o combustibles sintéticos, son un tipo de combustible de reemplazo directo. Se fabrican a partir de dióxido de carbono o monóxido de carbono capturado, junto con hidrógeno obtenido de fuentes de electricidad sostenibles como la energía eólica, solar y nuclear.
El proceso utiliza dióxido de carbono en la fabricación y libera aproximadamente la misma cantidad de dióxido de carbono al aire cuando se quema el combustible, lo que genera una huella de carbono baja en general. Por lo tanto, los electrocombustibles son una opción para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero del transporte, en particular para el transporte de mercancías de larga distancia, marítimo y aéreo. Varias empresas emergentes están desarrollando productos en este ámbito, incluida la empresa británica Zero , que está construyendo una planta de producción de desarrollo en Bicester Heritage, cerca de Oxford.
El combustible procesado diseñado (PEF) [ aclaración necesaria ] es un reemplazo parcial de los combustibles fósiles en los hornos de cemento . Tiene un valor calorífico significativo y se puede utilizar como combustible sustituto del carbón y el gas en instalaciones de alta combustión. Las instalaciones de PEF generalmente desvían los desechos de los vertederos , lo que reduce la demanda de carbón no renovable y reduce los desechos que terminan en los vertederos. [ cita requerida ]
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