La gasolina ( en inglés norteamericano ) o petrol ( en inglés de la Commonwealth ) es un producto petroquímico caracterizado por ser un líquido transparente, amarillento e inflamable que normalmente se utiliza como combustible para motores de combustión interna de encendido por chispa . Cuando se formula como combustible para motores , la gasolina está compuesta químicamente por compuestos orgánicos derivados de la destilación fraccionada del petróleo y posteriormente mejorada químicamente con aditivos para gasolina . Es un producto rentable de alto volumen producido en refinerías de petróleo crudo. [1]
Las características de combustible de una mezcla de gasolina en particular, que resistirá la ignición demasiado pronto, se miden como el índice de octano de la mezcla de combustible. Las mezclas de gasolina con índices de octano estables se producen en varios grados de combustible para varios tipos de motores. Un combustible con índice de octano bajo puede causar detonaciones en el motor y una menor eficiencia en los motores alternativos . El plomo tetraetílico alguna vez se usó ampliamente para aumentar el índice de octano, pero ya no se usa en la gasolina automotriz moderna debido al riesgo para la salud . La aviación, los vehículos de motor todoterreno y los motores de los autos de carrera todavía usan gasolinas con plomo. [2] [3]
El interés en los combustibles similares a la gasolina comenzó con la invención de los motores de combustión interna adecuados para su uso en aplicaciones de transporte. Los llamados motores Otto se desarrollaron en Alemania durante el último cuarto del siglo XIX. El combustible para estos primeros motores era un hidrocarburo relativamente volátil obtenido a partir del gas de hulla . Con un punto de ebullición cercano a los 85 °C (185 °F) ( el n -octano hierve a 125,62 °C (258,12 °F) [4] ), era muy adecuado para los primeros carburadores (evaporadores). El desarrollo de un carburador de "boquilla rociadora" permitió el uso de combustibles menos volátiles. Se intentaron mejoras adicionales en la eficiencia del motor con relaciones de compresión más altas , pero los primeros intentos fueron bloqueados por la explosión prematura del combustible, conocida como detonación . En 1891, el proceso de craqueo de Shukhov se convirtió en el primer método comercial del mundo para descomponer los hidrocarburos más pesados en el petróleo crudo para aumentar el porcentaje de productos más ligeros en comparación con la destilación simple.
La gasolina comercial, así como otros combustibles líquidos para el transporte, son mezclas complejas de hidrocarburos. [5] Las especificaciones de rendimiento también varían según la temporada, requiriendo mezclas menos volátiles durante el verano, para minimizar las pérdidas por evaporación.
La gasolina se produce en refinerías de petróleo . Aproximadamente 72 litros (19 galones estadounidenses) de gasolina se derivan de un barril de 160 litros (42 galones estadounidenses) de petróleo crudo . [6] El material separado del petróleo crudo mediante destilación , llamado gasolina virgen o de destilación directa, no cumple con las especificaciones para los motores modernos (en particular, el índice de octano ; ver más abajo), pero se puede combinar con la mezcla de gasolina.
La mayor parte de una gasolina típica consiste en una mezcla homogénea de hidrocarburos con entre 4 y 12 átomos de carbono por molécula (comúnmente denominados C4–C12). [7] Es una mezcla de parafinas ( alcanos ), olefinas ( alquenos ), naftenos ( cicloalcanos ) y aromáticos . El uso del término parafina en lugar de la nomenclatura química estándar alcano es particular de la industria petrolera (que depende en gran medida de la jerga). La composición de una gasolina depende de:
Las distintas corrientes de refinería que se mezclan para producir gasolina tienen características diferentes. Algunas corrientes importantes son las siguientes:
Los términos anteriores son la jerga utilizada en la industria petrolera y la terminología varía.
En la actualidad, muchos países establecen límites para los aromáticos de la gasolina en general, el benceno en particular y el contenido de olefinas (alquenos). Dichas regulaciones han llevado a una creciente preferencia por los isómeros de alcanos, como el isomerato o el alquilato, ya que su índice de octano es más alto que el de los n-alcanos. En la Unión Europea, el límite de benceno se establece en un uno por ciento en volumen para todos los grados de gasolina para automóviles. Esto generalmente se logra evitando alimentar C6, en particular ciclohexano , a la unidad de reformado, donde se convertiría en benceno. Por lo tanto, solo se alimenta nafta virgen pesada (HVN) (desulfurada) a la unidad de reformado [8]
La gasolina también puede contener otros compuestos orgánicos , como éteres orgánicos (añadidos deliberadamente), además de pequeños niveles de contaminantes, en particular compuestos organosulfurados (que normalmente se eliminan en la refinería).
En promedio, las refinerías de petróleo de los Estados Unidos producen alrededor de 19 a 20 galones de gasolina, 11 a 13 galones de combustible diésel destilado y 3 a 4 galones de combustible para aviones por cada barril de 42 galones (152 litros) de petróleo crudo. La proporción del producto depende del procesamiento en una refinería de petróleo y del análisis del petróleo crudo . [9]
La gravedad específica de la gasolina varía de 0,71 a 0,77, [10] con densidades más altas que tienen una fracción de volumen mayor de aromáticos. [11] La gasolina comercializable terminada se comercializa (en Europa) con una referencia estándar de 0,755 kilogramos por litro (6,30 lb/gal estadounidense), (7,5668 lb/gal imperial) su precio se incrementa o desescala de acuerdo con su densidad real. [ aclaración necesaria ] Debido a su baja densidad, la gasolina flota en el agua y, por lo tanto, el agua generalmente no se puede utilizar para extinguir un incendio de gasolina a menos que se aplique en una fina niebla.
La gasolina de calidad debe ser estable durante seis meses si se almacena correctamente, pero puede degradarse con el tiempo. La gasolina almacenada durante un año probablemente se pueda quemar en un motor de combustión interna sin demasiados problemas. Sin embargo, los efectos del almacenamiento a largo plazo se harán más notorios con cada mes que pase hasta que llegue un momento en que la gasolina deba diluirse con cantidades cada vez mayores de combustible recién fabricado para que se pueda utilizar la gasolina más vieja. Si se deja sin diluir, se producirá un funcionamiento incorrecto y esto puede incluir daños en el motor por fallas de encendido o la falta de acción adecuada del combustible dentro de un sistema de inyección de combustible y de una computadora de a bordo que intenta compensar (si corresponde al vehículo). Lo ideal es que la gasolina se almacene en un recipiente hermético (para evitar la oxidación o la mezcla de vapor de agua con el gas) que pueda soportar la presión de vapor de la gasolina sin ventilarse (para evitar la pérdida de las fracciones más volátiles) a una temperatura fría estable (para reducir el exceso de presión de la expansión del líquido y para reducir la velocidad de cualquier reacción de descomposición). Cuando la gasolina no se almacena correctamente, pueden formarse gomas y sólidos que pueden corroer los componentes del sistema y acumularse en superficies húmedas, lo que da lugar a una condición denominada "combustible rancio". La gasolina que contiene etanol es especialmente propensa a absorber la humedad atmosférica, lo que forma gomas, sólidos o dos fases (una fase de hidrocarburo que flota sobre una fase de agua y alcohol).
La presencia de estos productos de degradación en el tanque de combustible o en las líneas de combustible, además de un carburador o componentes de inyección de combustible, dificulta el arranque del motor o reduce su rendimiento. Al reanudar el uso regular del motor, la acumulación puede o no eliminarse con el flujo de gasolina nueva. La adición de un estabilizador de combustible a la gasolina puede prolongar la vida útil del combustible que no se almacena o no se puede almacenar adecuadamente, aunque la eliminación de todo el combustible de un sistema de combustible es la única solución real al problema del almacenamiento a largo plazo de un motor, una máquina o un vehículo. Los estabilizadores de combustible típicos son mezclas patentadas que contienen alcoholes minerales , alcohol isopropílico , 1,2,4-trimetilbenceno u otros aditivos . Los estabilizadores de combustible se utilizan comúnmente para motores pequeños, como motores de cortadoras de césped y tractores, especialmente cuando su uso es esporádico o estacional (poco o ningún uso durante una o más estaciones del año). Se ha aconsejado a los usuarios mantener los contenedores de gasolina más de la mitad llenos y debidamente tapados para reducir la exposición al aire, evitar el almacenamiento a altas temperaturas, hacer funcionar el motor durante diez minutos para hacer circular el estabilizador por todos los componentes antes del almacenamiento y hacer funcionar el motor a intervalos para purgar el combustible rancio del carburador. [7]
Los requisitos de estabilidad de la gasolina están establecidos en la norma ASTM D4814. Esta norma describe las distintas características y requisitos de los combustibles para automóviles para su uso en una amplia gama de condiciones de funcionamiento en vehículos terrestres equipados con motores de encendido por chispa.
Un motor de combustión interna alimentado con gasolina obtiene energía de la combustión de los distintos hidrocarburos de la gasolina con el oxígeno del aire ambiente, lo que produce dióxido de carbono y agua como gases de escape. La combustión del octano , una especie representativa, realiza la reacción química:
En peso, la combustión de gasolina libera alrededor de 46,7 megajulios por kilogramo (13,0 kWh /kg; 21,2 MJ/ lb ) o, en volumen, 33,6 megajulios por litro (9,3 kWh/L; 127 MJ/gal EE. UU.; 121 000 BTU/gal EE. UU.), lo que indica el valor calorífico inferior . [12] Las mezclas de gasolina difieren y, por lo tanto, el contenido energético real varía según la temporada y el productor hasta un 1,75 por ciento más o menos que el promedio. [13] En promedio, se pueden obtener alrededor de 74 litros (20 gal EE. UU.) de gasolina a partir de un barril de petróleo crudo (alrededor del 46 por ciento en volumen), lo que varía con la calidad del crudo y el grado de la gasolina. El resto son productos que van desde el alquitrán hasta la nafta . [14]
Un combustible de alto octanaje, como el gas licuado de petróleo (GLP), tiene una potencia de salida general más baja en la relación de compresión típica de 10:1 de un diseño de motor optimizado para combustible de gasolina. Un motor ajustado para combustible GLP a través de relaciones de compresión más altas (normalmente 12:1) mejora la potencia de salida. Esto se debe a que los combustibles de mayor octanaje permiten una mayor relación de compresión sin detonación, lo que da como resultado una temperatura más alta del cilindro, lo que mejora la eficiencia . Además, una mayor eficiencia mecánica se crea mediante una mayor relación de compresión a través de la mayor relación de expansión concomitante en la carrera de potencia, que es, con mucho, el mayor efecto. La mayor relación de expansión extrae más trabajo del gas a alta presión creado por el proceso de combustión. Un motor de ciclo Atkinson utiliza la sincronización de los eventos de la válvula para producir los beneficios de una alta relación de expansión sin las desventajas, principalmente la detonación, de una alta relación de compresión. Una alta relación de expansión es también una de las dos razones clave para la eficiencia de los motores diésel , junto con la eliminación de las pérdidas de bombeo debido al estrangulamiento del flujo de aire de admisión.
El menor contenido energético del GLP por volumen de líquido en comparación con la gasolina se debe principalmente a su menor densidad. Esta menor densidad es una propiedad del menor peso molecular del propano (componente principal del GLP) en comparación con la mezcla de diversos compuestos de hidrocarburos de la gasolina con pesos moleculares más pesados que el propano. Por el contrario, el contenido energético del GLP por peso es mayor que el de la gasolina debido a una mayor relación hidrógeno - carbono .
Los pesos moleculares de las especies en la combustión representativa de octano son 114, 32, 44 y 18 para C8H18 , O2 , CO2 y H2O , respectivamente; por lo tanto, un kilogramo (2,2 lb) de combustible reacciona con 3,51 kilogramos (7,7 lb ) de oxígeno para producir 3,09 kilogramos (6,8 lb) de dióxido de carbono y 1,42 kilogramos (3,1 lb) de agua.
Los motores de encendido por chispa están diseñados para quemar gasolina en un proceso controlado llamado deflagración . Sin embargo, la mezcla no quemada puede autoencenderse solo por presión y calor, en lugar de encenderse desde la bujía en el momento exacto, lo que provoca un aumento rápido de la presión que puede dañar el motor. Esto se conoce a menudo como detonación del motor o detonación del gas final. La detonación se puede reducir aumentando la resistencia de la gasolina a la autoignición , que se expresa por su índice de octano.
El índice de octano se mide en relación con una mezcla de 2,2,4-trimetilpentano (un isómero del octano ) y n- heptano . Existen diferentes convenciones para expresar el índice de octano, por lo que el mismo combustible físico puede tener varios índices de octano diferentes según la medida utilizada. Uno de los más conocidos es el índice de octano de investigación (RON).
El índice de octano de la gasolina comercial típica varía según el país. En Finlandia , Suecia y Noruega , el octanaje estándar para la gasolina normal sin plomo es de 95 RON, y también está disponible el octanaje de 98 RON como una opción más cara.
En el Reino Unido, más del 95 por ciento de la gasolina que se vende tiene 95 RON y se comercializa como sin plomo o sin plomo premium. El resto lo componen la gasolina súper sin plomo, con 97/98 RON, y los combustibles de alto rendimiento de marca (por ejemplo, Shell V-Power, BP Ultimate) con 99 RON. La gasolina con 102 RON rara vez está disponible para carreras. [15] [16] [17]
En los EE. UU., los índices de octano de los combustibles sin plomo varían entre 85 [18] y 87 AKI (91-92 RON) para combustible regular, 89-90 AKI (94-95 RON) para combustible de grado medio (equivalente al combustible regular europeo) y hasta 90-94 AKI (95-99 RON) para combustible premium (combustible premium europeo).
Como la ciudad más grande de Sudáfrica, Johannesburgo , está ubicada en Highveld a 1.753 metros (5.751 pies) sobre el nivel del mar, la Asociación Automovilística de Sudáfrica recomienda gasolina de 95 octanos a baja altitud y de 93 octanos para su uso en Johannesburgo porque "Cuanto mayor sea la altitud, menor será la presión del aire y menor la necesidad de un combustible de alto octanaje, ya que no hay una ganancia real de rendimiento". [19]
El octanaje se volvió importante a medida que los militares buscaban una mayor potencia para los motores de las aeronaves a fines de la década de 1920 y en la década de 1940. Un octanaje más alto permite una mayor relación de compresión o impulso del supercargador y, por lo tanto, temperaturas y presiones más altas, lo que se traduce en una mayor potencia de salida. Algunos científicos [ ¿quiénes? ] incluso predijeron que una nación con un buen suministro de gasolina de alto octanaje tendría la ventaja en potencia aérea. En 1943, el motor aeronáutico Rolls-Royce Merlin produjo 980 kilovatios (1320 hp) usando combustible de 100 RON a partir de un modesto desplazamiento de 27 litros (1600 pulgadas cúbicas). En el momento de la Operación Overlord , tanto la RAF como la USAAF estaban realizando algunas operaciones en Europa usando combustible de 150 RON ( avgas 100/150 ), obtenido agregando un 2,5 por ciento de anilina a avgas de 100 octanos. [20] En ese momento, el Rolls-Royce Merlin 66 desarrollaba 1.500 kilovatios (2.000 hp) utilizando este combustible.
La gasolina, cuando se utiliza en motores de combustión interna de alta compresión , tiende a autoencenderse o "detonarse", lo que provoca un golpeteo perjudicial en el motor (también llamado "ping" o "pinking"). Para abordar este problema, el tetraetilo de plomo (TEL) se adoptó ampliamente como aditivo para la gasolina en la década de 1920. Sin embargo, con una creciente conciencia de la gravedad del alcance del daño ambiental y de la salud causado por los compuestos de plomo, y la incompatibilidad del plomo con los convertidores catalíticos , los gobiernos comenzaron a exigir reducciones en el plomo en la gasolina.
En los EE. UU., la Agencia de Protección Ambiental emitió regulaciones para reducir el contenido de plomo de la gasolina con plomo a lo largo de una serie de fases anuales, programadas para comenzar en 1973 pero retrasadas por apelaciones judiciales hasta 1976. Para 1995, el combustible con plomo representaba solo el 0,6 por ciento de las ventas totales de gasolina y menos de 1.800 toneladas métricas (2.000 toneladas cortas; 1.800 toneladas largas) de plomo por año. A partir del 1 de enero de 1996, la Ley de Aire Limpio de EE. UU. prohibió la venta de combustible con plomo para su uso en vehículos de carretera en los EE. UU. El uso de TEL también requirió otros aditivos, como el dibromoetano .
Los países europeos comenzaron a reemplazar los aditivos que contenían plomo a fines de la década de 1980 y, a fines de la década de 1990, la gasolina con plomo fue prohibida en toda la Unión Europea con una excepción para Avgas 100LL para aviación general . [21] Los Emiratos Árabes Unidos comenzaron a cambiar a la gasolina sin plomo a principios de la década de 2000. [22]
La reducción del contenido promedio de plomo en la sangre humana puede ser una de las principales causas de la caída de las tasas de delitos violentos en todo el mundo [23] , incluida Sudáfrica. [24] Un estudio encontró una correlación entre el uso de gasolina con plomo y los delitos violentos (véase la hipótesis del plomo y el delito ). [25] [26] Otros estudios no encontraron correlación.
En agosto de 2021, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente anunció que la gasolina con plomo había sido erradicada en todo el mundo, siendo Argelia el último país en agotar sus reservas. El Secretario General de las Naciones Unidas, António Guterres, calificó la erradicación de la gasolina con plomo como una "historia de éxito internacional". También añadió: "Poner fin al uso de gasolina con plomo evitará más de un millón de muertes prematuras cada año por enfermedades cardíacas, accidentes cerebrovasculares y cáncer, y protegerá a los niños cuyo coeficiente intelectual se ve dañado por la exposición al plomo". Greenpeace calificó el anuncio como "el fin de una era tóxica". [27] Sin embargo, la gasolina con plomo sigue utilizándose en aplicaciones aeronáuticas, de carreras de autos y todoterreno. [28] El uso de aditivos con plomo todavía está permitido en todo el mundo para la formulación de algunos grados de gasolina de aviación como la 100LL , porque el octanaje requerido es difícil de alcanzar sin el uso de aditivos con plomo.
Diferentes aditivos han reemplazado a los compuestos de plomo. Los aditivos más populares incluyen hidrocarburos aromáticos , éteres ( MTBE y ETBE ) y alcoholes , el más común de los cuales es el etanol .
La gasolina de reemplazo de plomo (LRP) fue desarrollada para vehículos diseñados para funcionar con combustibles con plomo e incompatibles con combustibles sin plomo. En lugar de tetraetilo de plomo, contiene otros metales como compuestos de potasio o metilciclopentadienil manganeso tricarbonilo (MMT); estos supuestamente amortiguan las válvulas de escape blandas y los asientos para que no sufran recesiones debido al uso de combustible sin plomo.
El LRP se comercializó durante y después de la eliminación progresiva de los combustibles con plomo para motores en el Reino Unido, Australia , Sudáfrica y algunos otros países. [ vago ] La confusión de los consumidores llevó a una preferencia errónea generalizada por el LRP en lugar del sin plomo, [29] y el LRP se eliminó gradualmente entre 8 y 10 años después de la introducción del sin plomo. [30]
La gasolina con plomo se retiró de la venta en Gran Bretaña después del 31 de diciembre de 1999, siete años después de que las regulaciones de la CEE señalaran el fin de la producción de automóviles que utilizaban gasolina con plomo en los estados miembros. En esa etapa, un gran porcentaje de automóviles de la década de 1980 y principios de la de 1990 que funcionaban con gasolina con plomo todavía estaban en uso, junto con automóviles que podían funcionar con combustible sin plomo. Sin embargo, la disminución del número de estos automóviles en las carreteras británicas hizo que muchas estaciones de servicio retiraran la gasolina con plomo de la venta en 2003. [31]
El metilciclopentadienil manganeso tricarbonil (MMT) se utiliza en Canadá y Estados Unidos para aumentar el índice de octano. [32] Su uso en Estados Unidos ha sido restringido por las regulaciones, aunque actualmente está permitido. [33] Su uso en la Unión Europea está restringido por el Artículo 8a de la Directiva de Calidad del Combustible [34] después de su prueba bajo el Protocolo para la evaluación de los efectos de los aditivos metálicos para combustibles en el desempeño de las emisiones de los vehículos. [35]
Los depósitos de resina pegajosa y gomosa son el resultado de la degradación oxidativa de la gasolina durante el almacenamiento a largo plazo. Estos depósitos dañinos surgen de la oxidación de alquenos y otros componentes menores de la gasolina [ cita requerida ] (ver aceites secantes ). Las mejoras en las técnicas de refinería generalmente han reducido la susceptibilidad de las gasolinas a estos problemas. Anteriormente, las gasolinas craqueadas catalítica o térmicamente eran las más susceptibles a la oxidación. La formación de gomas se acelera con sales de cobre, que pueden neutralizarse con aditivos llamados desactivadores de metales .
Esta degradación se puede prevenir mediante la adición de 5–100 ppm de antioxidantes , como fenilendiaminas y otras aminas . [7] Los hidrocarburos con un índice de bromo de 10 o superior se pueden proteger con la combinación de fenoles no impedidos o parcialmente impedidos y bases de aminas fuertes solubles en aceite, como fenoles impedidos. La gasolina "vieja" se puede detectar mediante una prueba enzimática colorimétrica para peróxidos orgánicos producidos por la oxidación de la gasolina. [36]
Las gasolinas también se tratan con desactivadores de metales , que son compuestos que secuestran (desactivan) las sales metálicas que de otro modo acelerarían la formación de residuos gomosos. Las impurezas metálicas pueden surgir del propio motor o como contaminantes en el combustible.
La gasolina, tal como se entrega en la bomba, también contiene aditivos para reducir las acumulaciones internas de carbón en el motor, mejorar la combustión y permitir un arranque más fácil en climas fríos. Se pueden encontrar altos niveles de detergente en las gasolinas detergentes de primer nivel . La especificación para las gasolinas detergentes de primer nivel fue desarrollada por cuatro fabricantes de automóviles: GM , Honda , Toyota y BMW . Según el boletín, el requisito mínimo de la EPA de EE. UU. no es suficiente para mantener limpios los motores. [37] Los detergentes típicos incluyen alquilaminas y fosfatos de alquilo a un nivel de 50 a 100 ppm. [7]
En la UE, se puede añadir un 5 por ciento de etanol dentro de la especificación común de la gasolina (EN 228). Se están llevando a cabo debates para permitir la mezcla del 10 por ciento de etanol (disponible en las gasolineras finlandesas, francesas y alemanas). En Finlandia, la mayoría de las gasolineras venden 95E10, que es un 10 por ciento de etanol, y 98E5, que es un 5 por ciento de etanol. La mayoría de la gasolina que se vende en Suecia tiene entre un 5 y un 15 por ciento de etanol añadido. En los Países Bajos se venden tres mezclas de etanol diferentes: E5, E10 y hE15. La última de estas se diferencia de las mezclas estándar de etanol y gasolina en que consta de un 15 por ciento de etanol hidratado (es decir, el azeótropo etanol-agua ) en lugar del etanol anhidro que se utiliza tradicionalmente para mezclar con la gasolina.
La Agencia Nacional de Petróleo, Gas Natural y Biocombustibles (ANP) de Brasil exige que la gasolina para uso automotor tenga un 27,5 por ciento de etanol añadido a su composición. [38] El etanol hidratado puro también está disponible como combustible.
La legislación exige que los minoristas etiqueten los combustibles que contienen etanol en el surtidor y limita el uso de etanol al 10 por ciento de la gasolina en Australia. Las principales marcas suelen llamar a esta gasolina E10 y es más barata que la gasolina normal sin plomo.
La Norma Federal de Combustibles Renovables (RFS, por sus siglas en inglés) exige que las refinerías y mezcladoras mezclen biocombustibles renovables (principalmente etanol) con gasolina, en cantidad suficiente para cumplir con un objetivo anual creciente de galones totales mezclados. Aunque la orden no exige un porcentaje específico de etanol, los aumentos anuales del objetivo combinados con la disminución del consumo de gasolina han hecho que el contenido típico de etanol en la gasolina se acerque al 10 por ciento. La mayoría de las bombas de combustible muestran una etiqueta que indica que el combustible puede contener hasta un 10 por ciento de etanol, una disparidad intencional que refleja el porcentaje real variable. En algunas partes de los EE. UU., a veces se agrega etanol a la gasolina sin una indicación de que es un componente.
En octubre de 2007, el Gobierno de la India decidió hacer obligatoria la mezcla de etanol con un cinco por ciento de gasolina. En la actualidad, el producto mezclado con etanol al diez por ciento (E10) se vende en varias partes del país. [39] [40] Se ha descubierto en al menos un estudio que el etanol daña los convertidores catalíticos. [41]
Aunque la gasolina es un líquido naturalmente incoloro, muchas gasolinas se tiñen de varios colores para indicar su composición y usos aceptables. En Australia, la gasolina de grado más bajo (RON 91) se tiñó de un tono claro de rojo/naranja, pero ahora es del mismo color que la de grado medio (RON 95) y la de alto octanaje (RON 98), que se tiñen de amarillo. [42] En los EE. UU., la gasolina de aviación ( avgas ) se tiñe para identificar su índice de octano y para distinguirla del combustible para aviones a base de queroseno, que se deja incoloro. [43] En Canadá, la gasolina para uso marino y agrícola se tiñe de rojo y no está sujeta al impuesto especial sobre el combustible en la mayoría de las provincias. [44]
La mezcla de oxigenados agrega compuestos que contienen oxígeno , como MTBE , ETBE , TAME , TAEE , etanol y biobutanol . La presencia de estos oxigenados reduce la cantidad de monóxido de carbono y combustible no quemado en el escape. En muchas áreas de los EE. UU., la mezcla de oxigenados es obligatoria según las regulaciones de la EPA para reducir el smog y otros contaminantes del aire. Por ejemplo, en el sur de California, el combustible debe contener un dos por ciento de oxígeno en peso, lo que da como resultado una mezcla de 5,6 por ciento de etanol en gasolina. El combustible resultante a menudo se conoce como gasolina reformulada (RFG) o gasolina oxigenada o, en el caso de California, gasolina reformulada de California (CARBOB). El requisito federal de que la RFG contenga oxígeno se eliminó el 6 de mayo de 2006 porque la industria había desarrollado RFG con control de COV que no necesitaba oxígeno adicional. [45]
El MTBE se eliminó gradualmente en los EE. UU. debido a la contaminación de las aguas subterráneas y las regulaciones y demandas resultantes. El etanol y, en menor medida, el ETBE derivado del etanol son sustitutos comunes. Una mezcla común de etanol y gasolina de 10 por ciento de etanol mezclado con gasolina se llama gasohol o E10, y una mezcla de etanol y gasolina de 85 por ciento de etanol mezclado con gasolina se llama E85 . El uso más extenso de etanol tiene lugar en Brasil , donde el etanol se deriva de la caña de azúcar . En 2004, se produjeron más de 13 mil millones de litros (3,4 × 10 9 galones estadounidenses) de etanol en los EE. UU. para uso como combustible, principalmente a partir de maíz y vendido como E10. El E85 se está volviendo lentamente disponible en gran parte de los EE. UU., aunque muchas de las relativamente pocas estaciones que venden E85 no están abiertas al público en general. [46]
La Directiva de la Unión Europea sobre la promoción del uso de biocarburantes y otros combustibles renovables para el transporte fomenta el uso de bioetanol y biometanol, ya sea de forma directa o indirecta mediante la conversión de etanol en bio-ETBE o de metanol en bio-MTBE. Sin embargo, dado que la producción de bioetanol a partir de azúcares y almidones fermentados implica destilación , la gente corriente de gran parte de Europa no puede fermentar y destilar legalmente su propio bioetanol en la actualidad (a diferencia de lo que ocurre en Estados Unidos, donde obtener un permiso de destilación BATF ha sido fácil desde la crisis del petróleo de 1973 ).
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La hoja de datos de seguridad de una gasolina sin plomo de Texas del año 2003 muestra la presencia de al menos 15 sustancias químicas peligrosas en diversas cantidades, entre ellas benceno (hasta un cinco por ciento en volumen), tolueno (hasta un 35 por ciento en volumen), naftaleno (hasta un uno por ciento en volumen), trimetilbenceno (hasta un siete por ciento en volumen), metil terc -butil éter (MTBE) (hasta un 18 por ciento en volumen, en algunos estados) y alrededor de 10 más. [47] Los hidrocarburos de la gasolina generalmente presentan toxicidades agudas bajas, con una LD50 de 700–2700 mg/kg para compuestos aromáticos simples. [48] El benceno y muchos aditivos antidetonantes son cancerígenos .
Las personas pueden estar expuestas a la gasolina en el lugar de trabajo al ingerirla, respirar sus vapores, por contacto con la piel y con los ojos. La gasolina es tóxica. El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) también ha designado a la gasolina como carcinógeno. [49] El contacto físico, la ingestión o la inhalación pueden causar problemas de salud. Dado que la ingestión de grandes cantidades de gasolina puede causar daños permanentes a los órganos principales, se recomienda llamar a un centro de control de intoxicaciones local o acudir a urgencias. [50]
Contrariamente a la idea errónea común , tragar gasolina no suele requerir un tratamiento de emergencia especial, y provocar el vómito no ayuda y puede empeorar la situación. Según el especialista en intoxicaciones Brad Dahl, "ni siquiera dos bocados serían tan peligrosos siempre que la gasolina baje al estómago y se quede allí o continúe". La Agencia para Sustancias Tóxicas y Registro de Enfermedades de los CDC de EE. UU. recomienda no provocar el vómito, realizar lavados ni administrar carbón activado . [51] [52]
El vapor de gasolina inhalado (aspirado) es un intoxicante común. Los usuarios concentran e inhalan el vapor de gasolina de una manera que no está prevista por el fabricante para producir euforia e intoxicación . La inhalación de gasolina se ha convertido en una epidemia en algunas comunidades más pobres y grupos indígenas de Australia, Canadá, Nueva Zelanda y algunas islas del Pacífico. [53] Se cree que esta práctica causa graves daños a los órganos, junto con otros efectos como discapacidad intelectual y varios tipos de cáncer . [54] [55] [56] [57]
En Canadá, los niños indígenas de la aislada comunidad de Davis Inlet, en el norte de Labrador , fueron el foco de preocupación nacional en 1993, cuando se descubrió que muchos de ellos inhalaban gasolina. Los gobiernos canadiense y provincial de Terranova y Labrador intervinieron en varias ocasiones, enviando a muchos niños a recibir tratamiento. A pesar de haber sido trasladados a la nueva comunidad de Natuashish en 2002, los graves problemas de abuso de inhalantes han continuado. Se informó de problemas similares en Sheshatshiu en 2000 y también en la Primera Nación Pikangikum . [58] En 2012, el problema volvió a aparecer en los medios de comunicación de Canadá. [59]
Australia se enfrenta desde hace tiempo a un problema de inhalación de gasolina en comunidades aborígenes aisladas y empobrecidas . Aunque algunas fuentes sostienen que la inhalación fue introducida por militares estadounidenses estacionados en el Top End del país durante la Segunda Guerra Mundial [60] o mediante la experimentación de los trabajadores de los aserraderos de la península de Cobourg en la década de 1940 , [61] otras fuentes afirman que el abuso de inhalantes (como la inhalación de pegamento) surgió en Australia a fines de la década de 1960. [62] El consumo crónico e intenso de gasolina parece ocurrir entre comunidades indígenas remotas y empobrecidas , donde la fácil accesibilidad a la gasolina ha contribuido a convertirla en una sustancia de abuso común.
En Australia, la inhalación de gasolina se da ahora ampliamente en comunidades aborígenes remotas del Territorio del Norte , Australia Occidental , partes del norte de Australia del Sur y Queensland . [63] La cantidad de personas que inhalan gasolina aumenta y disminuye con el tiempo a medida que los jóvenes experimentan o inhalan ocasionalmente. Los inhaladores "jefes" o crónicos pueden entrar y salir de las comunidades; a menudo son responsables de alentar a los jóvenes a que lo hagan. [64] En 2005, el Gobierno de Australia y BP Australia comenzaron a utilizar combustible Opal en áreas remotas propensas a la inhalación de gasolina. [65] Opal es un combustible que no se inhala (que tiene muchas menos probabilidades de causar un subidón) y ha marcado una diferencia en algunas comunidades indígenas.
La gasolina es inflamable y tiene un punto de inflamación bajo de -23 °C (-9 °F). Tiene un límite explosivo inferior de 1,4 por ciento en volumen y un límite explosivo superior de 7,6 por ciento. Si la concentración es inferior a 1,4 por ciento, la mezcla de aire y gasolina es demasiado pobre y no se enciende. Si la concentración es superior a 7,6 por ciento, la mezcla es demasiado rica y tampoco se enciende. Sin embargo, el vapor de gasolina se mezcla y se esparce rápidamente con el aire, lo que hace que la gasolina sin restricciones sea rápidamente inflamable.
Los gases de escape generados por la quema de gasolina son perjudiciales tanto para el medio ambiente como para la salud humana. Una vez que el CO se inhala en el cuerpo humano, se combina fácilmente con la hemoglobina en la sangre y su afinidad es 300 veces mayor que la del oxígeno. Por lo tanto, la hemoglobina en los pulmones se combina con el CO en lugar del oxígeno, lo que provoca que el cuerpo humano sea hipóxico , causando dolores de cabeza, mareos, vómitos y otros síntomas de intoxicación. En casos graves, puede provocar la muerte. [66] [67] Los hidrocarburos solo afectan al cuerpo humano cuando su concentración es bastante alta y su nivel de toxicidad depende de la composición química. Los hidrocarburos producidos por combustión incompleta incluyen alcanos, aromáticos y aldehídos. Entre ellos, una concentración de metano y etano superior a 35 g/m3 ( 0,035 oz/pie cúbico) provocará pérdida de conciencia o asfixia, una concentración de pentano y hexano superior a 45 g/m3 ( 0,045 oz/pie cúbico) tendrá un efecto anestésico, y los hidrocarburos aromáticos tendrán efectos más graves sobre la salud, toxicidad sanguínea, neurotoxicidad y cáncer. Si la concentración de benceno supera las 40 ppm, puede causar leucemia, y el xileno puede causar dolor de cabeza, mareos, náuseas y vómitos. La exposición humana a grandes cantidades de aldehídos puede causar irritación ocular, náuseas y mareos. Además de los efectos cancerígenos, la exposición a largo plazo puede causar daños en la piel, el hígado, los riñones y cataratas. [68] Después de que el NO x entra en los alvéolos, tiene un efecto estimulante severo sobre el tejido pulmonar. Puede irritar la conjuntiva de los ojos, causar lagrimeo y causar conjuntivitis. También tiene un efecto estimulante sobre la nariz, la faringe, la garganta y otros órganos. Puede causar sibilancias agudas, dificultades respiratorias, enrojecimiento de los ojos, dolor de garganta y mareos que provocan intoxicación. [68] [69] Las partículas finas también son peligrosas para la salud. [70]
La contaminación del aire en muchas grandes ciudades ha pasado de ser causada por la quema de carbón a ser "contaminación por vehículos de motor". En los EE. UU., el transporte es la mayor fuente de emisiones de carbono, y representa el 30 por ciento de la huella de carbono total del país [71]. La combustión de gasolina produce 2,35 kilogramos por litro (19,6 lb/US gal) de dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero . [72] [73]
La gasolina no quemada y la evaporación del tanque , cuando están en la atmósfera , reaccionan con la luz solar para producir smog fotoquímico . La presión de vapor aumenta inicialmente con cierta adición de etanol a la gasolina, pero el aumento es mayor al 10 por ciento en volumen. [74] A concentraciones más altas de etanol por encima del 10 por ciento, la presión de vapor de la mezcla comienza a disminuir. Con un 10 por ciento de etanol en volumen, el aumento de la presión de vapor puede aumentar potencialmente el problema del smog fotoquímico. Este aumento de la presión de vapor podría mitigarse aumentando o disminuyendo el porcentaje de etanol en la mezcla de gasolina. Los principales riesgos de tales fugas no provienen de los vehículos, sino de los accidentes de camiones de reparto de gasolina y las fugas de los tanques de almacenamiento. Debido a este riesgo, la mayoría de los tanques de almacenamiento (subterráneos) ahora tienen amplias medidas implementadas para detectar y prevenir tales fugas, como sistemas de monitoreo (Veeder-Root, Franklin Fueling).
La producción de gasolina consume 1,5 litros de agua por kilómetro (0,63 galones estadounidenses/mi) por distancia recorrida. [75]
El uso de gasolina causa una variedad de efectos nocivos para la población humana y para el clima en general. Los daños impuestos incluyen una mayor tasa de muerte prematura y enfermedades, como el asma , causadas por la contaminación del aire , mayores costos de atención médica para el público en general, disminución de las cosechas , días de trabajo y de escuela perdidos debido a enfermedades, aumento de las inundaciones y otros eventos climáticos extremos vinculados al cambio climático global y otros costos sociales. Los costos impuestos a la sociedad y al planeta se estiman en $ 3.80 por galón de gasolina, además del precio que paga el usuario en la bomba. El daño a la salud y al clima causado por un vehículo impulsado por gasolina excede en gran medida el causado por los vehículos eléctricos. [76] [77]
La gasolina puede liberarse al medio ambiente de la Tierra como combustible líquido no quemado, como líquido inflamable o como vapor a través de fugas que ocurren durante su producción, manipulación, transporte y entrega. [78] La gasolina contiene carcinógenos conocidos , [79] [80] [81] y los gases de escape de gasolina son un riesgo para la salud. [70] La gasolina se usa a menudo como inhalante recreativo y puede ser dañina o fatal cuando se usa de esa manera. [82] Cuando se quema, un litro (0,26 galones estadounidenses) de gasolina emite alrededor de 2,3 kilogramos (5,1 libras) de CO 2 , un gas de efecto invernadero , que contribuye al cambio climático causado por el hombre . [83] [84] Los productos derivados del petróleo, incluida la gasolina, fueron responsables de aproximadamente el 32% de las emisiones de CO 2 en todo el mundo en 2021. [85]
Se producen aproximadamente 2,353 kilogramos por litro (19,64 lb/US gal) de dióxido de carbono (CO 2 ) al quemar gasolina que no contiene etanol. [73] La mayor parte de la gasolina que se vende actualmente en los EE. UU. contiene aproximadamente un 10 por ciento de etanol combustible (o E10) por volumen. [73] La quema de E10 produce aproximadamente 2,119 kilogramos por litro (17,68 lb/US gal) de CO 2 que se emite a partir del contenido de combustible fósil. Si se consideran las emisiones de CO 2 de la combustión de etanol, entonces se producen aproximadamente 2,271 kilogramos por litro (18,95 lb/US gal) de CO 2 cuando se quema E10. [73]
En todo el mundo se queman 7 litros de gasolina por cada 100 km recorridos por turismos y furgonetas. [86]
En 2021, la Agencia Internacional de Energía declaró: "Para garantizar que los estándares de ahorro de combustible y emisiones de CO2 sean efectivos, los gobiernos deben continuar con los esfuerzos regulatorios para monitorear y reducir la brecha entre el ahorro de combustible en el mundo real y el rendimiento nominal". [86]
La gasolina entra al medio ambiente a través del suelo, las aguas subterráneas, las aguas superficiales y el aire. Por lo tanto, los seres humanos pueden estar expuestos a la gasolina a través de métodos como la respiración, la ingestión de alimentos y el contacto con la piel. Por ejemplo, el uso de equipos llenos de gasolina, como cortadoras de césped, beber agua contaminada con gasolina cerca de derrames o fugas de gasolina al suelo, trabajar en una estación de servicio o inhalar gases volátiles de gasolina al repostar en una estación de servicio son las formas más fáciles de estar expuesto a la gasolina. [87]
La Agencia Internacional de Energía afirmó en 2021 que “los combustibles para el transporte por carretera deberían gravarse a una tasa que refleje su impacto en la salud de las personas y el clima”. [86]
Los países de Europa imponen impuestos sustancialmente más altos sobre combustibles como la gasolina en comparación con los EE. UU. El precio de la gasolina en Europa suele ser más alto que en los EE. UU. debido a esta diferencia. [88]
Entre 1998 y 2004, el precio de la gasolina fluctuó entre 0,26 y 0,53 dólares por litro (1 y 2 dólares por galón estadounidense). [89] Después de 2004, el precio aumentó hasta que el precio medio de la gasolina alcanzó un máximo de 1,09 dólares por litro (4,11 dólares por galón estadounidense) a mediados de 2008, pero retrocedió hasta aproximadamente 0,69 dólares por litro (2,60 dólares por galón estadounidense) en septiembre de 2009. [89] Estados Unidos experimentó un repunte de los precios de la gasolina hasta 2011, [90] y, para el 1 de marzo de 2012, el promedio nacional era de 0,99 dólares por litro (3,74 dólares por galón estadounidense). Los precios de California son más altos porque el gobierno de California exige fórmulas y tasas únicas para la gasolina en California. [91]
En Estados Unidos, la mayoría de los bienes de consumo tienen precios antes de impuestos, pero los precios de la gasolina se publican con los impuestos incluidos. Los impuestos son añadidos por los gobiernos federales, estatales y locales. En 2009 [actualizar], el impuesto federal era de 0,049 dólares por litro (0,184 dólares por galón estadounidense) para la gasolina y de 0,064 dólares por litro (0,244 dólares por galón estadounidense) para el diésel (excluido el diésel rojo ). [92]
Según la Administración de Información Energética, en mayo de 2009, aproximadamente el nueve por ciento de toda la gasolina vendida en Estados Unidos era de calidad superior. La revista Consumer Reports afirma: "Si [el manual del propietario] dice que se debe utilizar combustible normal, hágalo; no hay ninguna ventaja en utilizar un grado superior". [93] Associated Press afirmó que la gasolina premium, que tiene un índice de octano más alto y cuesta más por galón que la gasolina normal sin plomo, sólo debería utilizarse si el fabricante dice que es "obligatorio". [94] Los coches con motores turboalimentados y relaciones de compresión elevadas suelen especificar gasolina premium porque los combustibles de mayor octanaje reducen la incidencia del "golpeteo" o predetonación del combustible. [95] El precio de la gasolina varía considerablemente entre los meses de verano e invierno. [96]
Existe una diferencia considerable entre el aceite de verano y el de invierno en la presión de vapor de la gasolina (presión de vapor Reid, RVP), que es una medida de la facilidad con la que el combustible se evapora a una temperatura determinada. Cuanto mayor sea la volatilidad de la gasolina (cuanto mayor sea la RVP), más fácil será que se evapore. La conversión entre los dos combustibles se produce dos veces al año, una en otoño (mezcla de invierno) y la otra en primavera (mezcla de verano). El combustible mezclado de invierno tiene una RVP más alta porque el combustible debe poder evaporarse a baja temperatura para que el motor funcione normalmente. Si la RVP es demasiado baja en un día frío, será difícil arrancar el vehículo; sin embargo, la gasolina mezclada de verano tiene una RVP más baja. Evita la evaporación excesiva cuando aumenta la temperatura exterior, reduce las emisiones de ozono y reduce los niveles de smog. Al mismo tiempo, es menos probable que se produzca un bloqueo de vapor en climas cálidos. [97]
A continuación se muestra una tabla de la densidad energética (por volumen) y la energía específica (por masa) de varios combustibles para el transporte en comparación con la gasolina. En las filas con energía bruta y neta , se toman del Libro de datos de energía para el transporte del Laboratorio Nacional de Oak Ridge . [99]
Este artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público : "¿Cuánto dióxido de carbono se produce al quemar gasolina y combustible diésel?". Administración de Información Energética de Estados Unidos (EIA). Archivado desde el original el 27 de octubre de 2013.
