Los combustibles renovables son combustibles producidos a partir de recursos renovables. Los ejemplos incluyen: biocombustibles (por ejemplo, aceite vegetal utilizado como combustible , etanol , metanol de energía limpia y dióxido de carbono [1] o biomasa, y biodiesel ), 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 , su baja contribución 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, particularmente para las economías industrializadas que desean independizarse del petróleo de Medio Oriente .
El informe World Energy Outlook 2006 de la Agencia Internacional de Energía concluye que la creciente demanda de petróleo, si no se controla, 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 respecto de los productos petrolíferos . Los biocombustibles a partir de cereales y remolacha en las regiones templadas tienen un papel que desempeñar, pero son relativamente caros y sus beneficios en materia de eficiencia energética y ahorro de CO 2 son variables. Los biocombustibles provenientes 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 biorrefinerías y lignocelulósica , 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. Del total de reservas de petróleo restantes en todo el mundo de aproximadamente 1.277.702.000.000 de barriles (203,1384 km 3 ) (aproximadamente la mitad de las reservas vírgenes originales) y una tasa de uso mundial de 25.000.000.000 de barriles (4,0 km 3 ) por año, sólo se necesitan unos 50 años de petróleo . Se prevé que se mantenga al ritmo de agotamiento actual. El petróleo es imperativo para las siguientes industrias: combustible (calefacción doméstica, combustible para aviones, gasolina, diésel, etc.) , transporte , agricultura , farmacéutica , plásticos /resinas, fibras sintéticas, 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: altos precios del petróleo , desequilibrio comercial, inestabilidad en las regiones exportadoras de petróleo del mundo, la Ley de Política Energética de 2005 , el potencial de ganancias inesperadas para los agricultores e industrias estadounidenses, evitar la depresión económica, evitar 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 promulgó la Ley de Seguridad e Independencia Energética , que establece el requisito de que se utilicen en el mercado al menos 36 mil millones de galones estadounidenses (140.000.000 m 3 ) de combustible renovable para 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 pensaba anteriormente. [5] El etanol celulósico se puede producir a partir de materia vegetal compuesta principalmente de fibras de celulosa no comestibles que forman los tallos y ramas de la mayoría de las plantas. Los cultivos energéticos específicos , como el pasto varilla, también son fuentes prometedoras de celulosa que pueden producirse en muchas regiones de los Estados Unidos. [6]
El biocombustible es un tipo de combustible cuya energía se deriva de la fijación biológica de carbono . Los biocombustibles incluyen combustibles derivados de la conversión de biomasa , así como biomasa sólida , combustibles líquidos y diversos biogases . [7] Aunque los combustibles fósiles tienen su origen en la antigua fijación de 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, impulsados por factores como los aumentos de los precios del petróleo , la necesidad de una mayor seguridad energética , la preocupación por las emisiones de gases de efecto invernadero procedentes 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 normalmente se utiliza como aditivo de la gasolina para aumentar el octanaje y mejorar las emisiones de los vehículos. El bioetanol se utiliza ampliamente en Estados Unidos y Brasil . El diseño actual de la planta no prevé la conversión de la porción de lignina de las materias primas vegetales en componentes combustibles mediante fermentación.
El biodiesel 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 biodiesel 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 biodiesel. [8] La producción mundial de combustible de etanol alcanzó los 86 mil millones de litros (23 mil millones de galones estadounidenses) en 2010, siendo Estados Unidos y Brasil los principales productores del mundo, representando juntos el 90% de la producción global. El mayor productor de biodiesel del mundo es la Unión Europea , y representó el 53% de toda la producción de biodiesel en 2010. [8] En 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 hasta convertirlo en 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 la necesidad de grandes reactores de fermentación. [11]
El combustible de hidrógeno se refiere al uso de gas hidrógeno (H 2 ) 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] Esta 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 los años 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 mediante pirólisis , un proceso relacionado que puede conducir a gas hidrógeno adecuado para aplicaciones de pilas de combustible. Un tema de investigación continuo se refiere a la producción de coproductos no deseados en ambos procesos. La presencia de otros gases contaminantes depende a menudo 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 finales de los años 1990, se descubrió que si las algas son privadas 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 fisicoquímicos para producir hidrógeno; la mayoría de estos métodos requieren 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 eólica o la 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 utilizando dióxido o monóxido de carbono capturado, junto con hidrógeno obtenido de fuentes eléctricas sostenibles como la eólica, la solar y la 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 general baja. Los electrocombustibles son, por tanto, una opción para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero procedentes del transporte, en particular del transporte de mercancías a larga distancia, marítimo y aéreo. Varias empresas emergentes están desarrollando productos en este espacio, incluida la empresa británica Zero , que está construyendo una planta de producción en desarrollo en Bicester Heritage, cerca de Oxford.
El PEF es un sustituto parcial de los combustibles fósiles en los hornos de cemento. Tiene un importante poder calorífico y puede utilizarse como combustible sustituto del carbón y el gas en instalaciones de alta combustión. Las instalaciones de PEF normalmente desvían los desechos de los vertederos, lo que reduce la demanda de carbón no renovable y los desechos que van a los vertederos.
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Medios relacionados con los combustibles renovables en Wikimedia Commons