Los combustibles emulsionados son un tipo de emulsión que combina agua con un líquido combustible, como aceite o combustible. Una emulsión es una forma especializada de dispersión que contiene tanto una fase continua como una fase dispersa. El combustible emulsionado más comúnmente utilizado es una emulsión de agua en diésel (también conocida como hidrodiésel ). [1] En estas emulsiones, las dos fases son líquidos inmiscibles : agua y aceite. Los combustibles emulsionados se pueden clasificar como microemulsiones o emulsiones convencionales (a veces llamadas macroemulsiones para distinguirlas de las microemulsiones). Las principales diferencias entre estos tipos están relacionadas con la estabilidad y el tamaño de partícula. Las microemulsiones son termodinámicamente estables y se forman espontáneamente con tamaños de partículas de 10 a 200 nm. Por el contrario, las macroemulsiones están estabilizadas cinéticamente, se crean a través de un proceso de cizallamiento, con tamaños de partículas que varían de 100 nm a más de 1 micrómetro. Mientras que las microemulsiones son isotrópicas, las macroemulsiones pueden sedimentarse (o formar crema ) con el tiempo y experimentar cambios en el tamaño de las partículas. Ambos tipos utilizan surfactantes (también conocidos como emulsionantes) y pueden ser de agua en aceite (emulsiones invertidas), de aceite en agua (emulsiones regulares) o bicontinuas (también llamadas emulsiones múltiples o complejas).
Los combustibles emulsionados de aceite en agua, como el sistema Orimulsion y las emulsiones de betún , son ejemplos de sistemas continuos de agua. Estas emulsiones suelen considerarse emulsiones de alta fase interna (HIPE, por sus siglas en inglés) porque la fase continua constituye aproximadamente el 30 % de la composición del combustible, mientras que la fase dispersa suele ser el componente menor. Las emulsiones de petróleo crudo pesado y betún son más fáciles de bombear que sus formas originales, que generalmente requieren calentamiento o dilución con aceites livianos como el queroseno para facilitar su manejo. También se pueden crear emulsiones de combustibles residuales, incluidos los combustibles pesados utilizados en aplicaciones industriales, para reducir la dependencia de los fluidos de corte y mejorar las emisiones de combustión de combustibles de menor calidad.
Los combustibles emulsionados con agua en aceite, como las emulsiones diésel y biodiésel-agua, se utilizan ampliamente en Europa, con normas establecidas por el taller CEN (CWA 15145:2004). Estas emulsiones suelen contener entre un 5% y un 30% de agua en masa. Las emulsiones de agua en diésel pueden servir como combustibles alternativos, ofreciendo menores emisiones y una mejor eficiencia térmica de los frenos . [2]
Desde 2006, Nonox Ltd. ofrece emulsiones de agua en combustible a pedido para combustible pesado (HFO) y diésel, utilizados en calderas estacionarias y de transporte marítimo. Este enfoque, conocido como Emulsión a Combustión (E2C), permite la mezcla sin surfactantes químicos, el ajuste de la relación agua-combustible en función de la carga y evita la separación durante el almacenamiento. Este sistema ha demostrado reducciones en las emisiones de hollín de hasta un 90% y en las emisiones de NOx de un 40%, al tiempo que ofrece ahorros de combustible en función de la eficiencia de referencia.
Se han preparado microemulsiones de combustibles utilizando tipos específicos de surfactantes, que las diferencian de otros combustibles de emulsión comerciales. Estas microemulsiones se utilizan a menudo en contextos en los que la seguridad (por ejemplo, prevención de incendios; [3] ) o la mejora de los rendimientos comerciales (por ejemplo, recuperación mejorada de petróleo mediante la inyección de surfactantes; [4] ) justifican los costos adicionales.
Los principales beneficios de utilizar combustibles emulsionados en lugar de combustibles convencionales incluyen ventajas ambientales y económicas. La introducción de agua en el proceso de combustión reduce las temperaturas y las emisiones de NOx . [ 5] Las investigaciones que comparan la inyección de agua y los combustibles emulsionados en motores diésel (tanto marinos como estacionarios) han demostrado que los combustibles emulsionados son particularmente eficaces para reducir simultáneamente las emisiones de NOx y de partículas. [6] Estudios adicionales han investigado el impacto de la recirculación de gases de escape (EGR) y los combustibles emulsionados en los motores diésel. [7]
