La historia del combustible de etanol en Brasil data de la década de 1970 y se relaciona con el programa de combustible de etanol basado en caña de azúcar de Brasil , que permitió al país convertirse en el segundo mayor productor de etanol del mundo y el mayor exportador mundial. [1] Varios desarrollos políticos y tecnológicos importantes llevaron a Brasil a convertirse en el líder mundial en el uso sostenible de bioetanol , [2] [3] [4] [5] y un modelo de política para otros países en desarrollo en la zona tropical de América Latina , el Caribe y África . [6] [7] [8] Las políticas gubernamentales y los avances tecnológicos también permitieron al país alcanzar un hito en el consumo de etanol, cuando las ventas minoristas de etanol superaron el 50% de la participación de mercado de la flota de vehículos a gasolina a principios de 2008. [9] [10] Este nivel de consumo de combustible de etanol solo se había alcanzado en Brasil una vez antes, en el pico del Programa Pró-Álcool cerca del final de la década de 1980. [9] [10] [11]
La caña de azúcar se cultiva en Brasil desde 1532. Introducida en Pernambuco ese año, el azúcar fue uno de los primeros productos exportados a Europa por los colonos portugueses. [17] El alcohol etílico o etanol se obtiene como subproducto de los ingenios azucareros que producen azúcar y se puede procesar para producir bebidas alcohólicas , combustible de etanol o alcohol para usos industriales o antisépticos . El primer uso de etanol de caña de azúcar como combustible en Brasil se remonta a finales de los años veinte y principios de los treinta del siglo XX, con la introducción del automóvil en el país. Después de la Primera Guerra Mundial se llevaron a cabo algunos experimentos en la región noreste de Brasil , [18] y ya en 1919, el gobernador de Pernambuco ordenó que todos los vehículos oficiales funcionaran con etanol. [19] La primera planta de producción de etanol combustible entró en funcionamiento en 1927, la Usina Serra Grande Alagoas (USGA), ubicada en el estado nororiental de Alagoas , [18] produciendo combustible con 75% de etanol y 25% de éter etílico . A medida que otras plantas comenzaron a producir etanol combustible, dos años después había 500 automóviles funcionando con este combustible en la Región Nordeste del país. [18]
El 20 de febrero de 1931 se emitió un decreto que obligaba a mezclar un 5 % de etanol hidratado con todas las importaciones de gasolina por volumen. [19] El número de destilerías que producían combustible de etanol pasó de 1 en 1933 a 54 en 1945. [19] La producción de etanol de grado combustible aumentó de 100 000 litros en 1933 a 51,5 millones de litros en 1937, lo que representa el 7 % del consumo de combustible del país. La producción alcanzó un máximo de 77 millones de litros durante la Segunda Guerra Mundial , lo que representa el 9,4 % de toda la producción de etanol del país. Debido a los ataques de submarinos alemanes que amenazaban los suministros de petróleo, la mezcla obligatoria fue tan alta como 50 por ciento en 1943. [19] Después del final de la guerra, el petróleo barato hizo que prevaleciera la gasolina, y las mezclas de etanol solo se usaron esporádicamente, principalmente para aprovechar los excedentes de azúcar, [19] hasta la década de 1970, cuando la primera crisis del petróleo resultó en escasez de gasolina y conciencia sobre los peligros de la dependencia del petróleo. [18] [19]
Como respuesta a la crisis del petróleo de 1973 , el gobierno brasileño comenzó a promover el bioetanol como combustible. El Programa Nacional del Alcohol - Pró-Álcool - ( en portugués : Programa Nacional do Álcool ), lanzado en 1975, fue un programa nacional financiado por el gobierno para eliminar gradualmente los combustibles para automóviles derivados de combustibles fósiles , como la gasolina , a favor del etanol producido a partir de caña de azúcar . [22] [23] [24] La decisión de producir etanol a partir de caña de azúcar se basó en el bajo costo del azúcar en ese momento, la capacidad ociosa para la destilación en las plantas azucareras y la tradición y experiencia del país con esta materia prima. También se exploraron otras fuentes de carbohidratos fermentables, como la mandioca y otras materias primas. [12] La primera fase del programa se concentró en la producción de etanol anhidro para mezclar con gasolina . [12]
Después de realizar pruebas en flotas gubernamentales con varios prototipos desarrollados por filiales locales de Fiat , Volkswagen , GM y Ford , y obligados por la segunda crisis del petróleo , las primeras 16 estaciones de gasolina comenzaron a suministrar etanol hidratado en mayo de 1979 para una flota de 2.000 vehículos adaptados al etanol puro, [25] [26] y en julio, el Fiat 147 se lanzó al mercado, convirtiéndose en el primer automóvil comercial moderno impulsado por etanol puro ( E100 ) vendido en el mundo. [22] [23] [25] [26] Los fabricantes de automóviles brasileños modificaron los motores de gasolina para admitir las características del etanol hidratado . Los cambios incluyeron la relación de compresión , la cantidad de combustible inyectado, el reemplazo de materiales sujetos a corrosión por etanol, el uso de bujías más frías adecuadas para disipar el calor debido a las temperaturas de llama más altas y un sistema auxiliar de arranque en frío que inyecta gasolina desde un tanque pequeño para ayudar al arranque en frío. Seis años después, aproximadamente el 75% de los automóviles de pasajeros brasileños se fabricaron con motores de etanol. [22] [27]
El gobierno brasileño también hizo obligatoria la mezcla de combustible de etanol con gasolina, fluctuando desde 1976 hasta 1992 entre 10% y 22%. [12] Debido a esta mezcla mínima obligatoria de gasolina, la gasolina pura ( E0 ) ya no se vende en el país. Una ley federal fue aprobada en octubre de 1993 estableciendo una mezcla obligatoria de 22% de etanol anhidro ( E22 ) en todo el país. Esta ley también autorizó al Ejecutivo a establecer diferentes porcentajes de etanol dentro de límites preestablecidos; desde 2003 estos límites se fijaron en un máximo de 25% ( E25 ) y un mínimo de 20% ( E20 ) por volumen. [12] [28] Desde entonces, el gobierno ha fijado el porcentaje de la mezcla de etanol de acuerdo con los resultados de la cosecha de caña de azúcar y los niveles de producción de etanol a partir de la caña de azúcar, lo que resulta en variaciones de mezcla incluso dentro del mismo año. [12]
Desde julio de 2007, la mezcla obligatoria fue de 25% de etanol anhidro y 75% de gasolina o mezcla E25 . [13] Como resultado de la escasez de suministro y los altos precios del combustible de etanol, en 2010 el gobierno ordenó una reducción temporal de la mezcla de 90 días de E25 a E20 a partir del 1 de febrero de 2010. [14] [29] Como la escasez de suministro volvió a ocurrir entre las temporadas de cosecha de 2010-2011, se importó algo de etanol de los EE. UU. y en abril de 2011 el gobierno redujo la mezcla mínima obligatoria al 18 por ciento, dejando el rango de mezcla obligatoria entre E18 y E25. [15] [30]
A mediados de marzo de 2015, el gobierno aumentó la mezcla de etanol en la gasolina regular del 25% al 27%. La mezcla en la gasolina premium se mantuvo en el 25% a pedido de ANFAVEA, la asociación brasileña de fabricantes de automóviles, debido a las preocupaciones sobre los efectos de la mezcla más alta en los automóviles que se construyeron solo para E25 como mezcla máxima, a diferencia de los automóviles de combustible flexible. [16] El gobierno aprobó la mezcla más alta como un incentivo económico para los productores de etanol, debido a un exceso de existencias de más de mil millones de litros (264 millones de galones estadounidenses) de etanol. Se espera que la implementación de E27 permita el consumo del exceso de existencias antes de fines de 2015. [31] [ necesita actualización ]
El gobierno brasileño proporcionó tres importantes incentivos iniciales para la industria del etanol: compras garantizadas por parte de la petrolera estatal Petrobras , préstamos a bajo interés para las empresas de etanol agroindustrial y precios fijos de la gasolina y el etanol, en los que el etanol hidratado se vendía al 59% del precio de la gasolina fijado por el gobierno en el surtidor. Estos incentivos hicieron que la producción de etanol fuera competitiva. [32]
Después de haber alcanzado más de cuatro millones de automóviles y camionetas ligeras que funcionaban con etanol puro a fines de la década de 1980, [20] lo que representa el 33% de la flota de vehículos motorizados del país, [33] la producción de etanol y las ventas de automóviles que utilizaban etanol puro cayeron debido a varios factores. En primer lugar, los precios de la gasolina cayeron drásticamente como resultado del exceso de petróleo de la década de 1980. El valor real del petróleo ajustado por inflación en 2004 cayó de un promedio de US$78,2 en 1981 a un promedio de US$26,8 por barril en 1986. [34] Además, a mediados de 1989, una escasez de suministro de combustible de etanol en el mercado local dejó a miles de vehículos en fila en las estaciones de servicio o sin combustible en sus garajes. [24] [33] En ese momento, la producción de etanol estaba estrictamente regulada por el gobierno, así como los precios tanto de la gasolina como del combustible de etanol, este último sujeto a precios fijos al productor. Como complemento, el gobierno otorgó subsidios para garantizar un precio más bajo del etanol en las estaciones de servicio en comparación con la gasolina, ya que se prometió a los consumidores que los precios del etanol nunca serían superiores al 65% del precio de la gasolina. Como los precios del azúcar aumentaron bruscamente en el mercado internacional a fines de 1988 y el gobierno no estableció las cuotas de exportación de azúcar, la producción se desplazó fuertemente hacia la producción de azúcar, lo que provocó una escasez de suministro de etanol, ya que el costo real del etanol era de alrededor de US$45 por barril. [27] [33] Como la producción de etanol se estancó en 12 mil millones de litros [12] y no podía seguir el ritmo de la creciente demanda requerida por la ahora significativa flota de solo etanol, el gobierno brasileño comenzó a importar etanol de Europa y África en 1991. [35] [36] Simultáneamente, el gobierno comenzó a reducir los subsidios al etanol, marcando así el comienzo de la desregulación de la industria y la lenta extinción del Programa Pró-Álcool . [12] [36]
En 1990, la producción de vehículos propulsados por etanol puro cayó al 10,9% de la producción total de automóviles, ya que los consumidores perdieron la confianza en la fiabilidad del suministro de combustible de etanol y comenzaron a vender o convertir sus automóviles de nuevo a combustible de gasolina. [20] [33] A principios de 1997, Fiat, Ford y General Motors habían dejado de producir automóviles propulsados por etanol, dejando sólo a Volkswagen (que ofrecía el Gol , Santana , Kombi y sus derivados). [37] Los fabricantes solicitaron el restablecimiento de un programa estable de gasohol y prometieron desarrollar productos para 1999. [37]
La confianza en los vehículos propulsados por etanol se restableció con la introducción en el mercado brasileño de vehículos de combustible flexible a partir de 2003. Una innovación clave en la tecnología flex brasileña fue evitar la necesidad de un sensor dedicado adicional para monitorear la mezcla de etanol y gasolina, lo que hizo que los primeros vehículos de combustible flexible M85 estadounidenses fueran demasiado caros. [38] Esto se logró a través de la sonda lambda , utilizada para medir la calidad de la combustión en motores convencionales, también se requiere para indicar a la unidad de control del motor (ECU) qué mezcla de gasolina y alcohol se está quemando. Esta tarea se realiza automáticamente a través de un software desarrollado por ingenieros brasileños, llamado "Software Fuel Sensor" (SFS), alimentado con datos de los sensores estándar ya integrados en el vehículo. La tecnología fue desarrollada por la subsidiaria brasileña de Bosch en 1994, pero fue mejorada e implementada comercialmente en 2003 por la subsidiaria italiana de Magneti Marelli . Una tecnología de inyección de combustible similar fue desarrollada por la subsidiaria brasileña de Delphi Automotive Systems , y se llama "Multifuel". [38] Esta tecnología permite al controlador regular la cantidad de combustible inyectado y el tiempo de chispa, ya que es necesario disminuir el flujo de combustible y también evitar la autocombustión cuando se utiliza gasolina porque los motores de etanol tienen una relación de compresión de alrededor de 12:1, demasiado alta para la gasolina.
En marzo de 2003, Volkswagen lanzó en el mercado brasileño el Gol 1.6 Total Flex, el primer vehículo comercial de combustible flexible capaz de funcionar con cualquier mezcla de gasolina y etanol. [39] [40] [41] Chevrolet siguió tres meses después con el Corsa 1.8 Flexpower, utilizando un motor desarrollado por una empresa conjunta con Fiat llamada PowerTrain. [42] Ese año, la producción de vehículos de combustible flexible total alcanzó los 39.853 automóviles y 9.411 vehículos comerciales ligeros. En 2008, los fabricantes populares que construyen vehículos de combustible flexible son Chevrolet , Fiat , Ford , Peugeot , Renault , Volkswagen , Honda , Mitsubishi , Toyota y Citroën . [43] Nissan lanzó su primer flex fuel en el mercado brasileño en 2009 [44] y Kia Motors en 2010. [45] Los vehículos de combustible flexible representaron el 22% de las ventas de automóviles en 2004, el 73% en 2005, [46] el 87,6% en julio de 2008, [47] y alcanzaron un récord del 94% en agosto de 2009. [48] La producción de automóviles y vehículos comerciales ligeros de combustible flexible alcanzó el hito de 10 millones de vehículos en marzo de 2010, [49] [50] y 15,3 millones de unidades en marzo de 2012. [51] A diciembre de 2011, la flota de automóviles y vehículos comerciales ligeros de combustible flexible había alcanzado los 14,8 millones de vehículos, [20] [21] lo que representa el 21% de la flota de vehículos de motor de Brasil y el 31,8% de todos los vehículos ligeros registrados. [52]
Esta rápida adopción de la tecnología flexible fue facilitada por la infraestructura de distribución de combustible ya existente, ya que alrededor de 27.000 estaciones de servicio en todo el país estaban disponibles en 1997 con al menos una bomba de etanol, una herencia del programa Pró-Álcool , [53] y para octubre de 2008 habían llegado a 35.000 estaciones de servicio. [54]
La flexibilidad de los vehículos de combustible flexibles brasileños habilitó a los consumidores a elegir el combustible en función de los precios del mercado. La rápida adopción y el éxito comercial de los vehículos "flex", como se los conoce popularmente, junto con la mezcla obligatoria de alcohol con gasolina como combustible E25 , han aumentado el consumo de etanol hasta el punto de que durante los dos primeros meses de 2008 el consumo de etanol aumentó un 56% en comparación con el mismo período de 2007, y alcanzó un hito en el consumo de etanol en febrero de 2008, cuando las ventas minoristas de etanol superaron la participación de mercado del 50% de la flota impulsada por gasolina. [9] [10] Este nivel de consumo de combustible de etanol no se había alcanzado desde fines de los años 80, en el auge del Programa Pró-Álcool . [9] [10] [11] Según dos estudios de investigación separados realizados en 2009, a nivel nacional el 65% de los vehículos flex-fuel registrados usan regularmente combustible de etanol, y durante todo el año el 93% de los propietarios de vehículos flex-fuel en São Paulo , el principal estado productor de etanol donde los impuestos locales son más bajos y los precios en la bomba son más competitivos que la gasolina. [56]
Entre 1979 y 2011, Brasil sustituyó alrededor de 22 millones de vehículos impulsados por gasolina pura por 5,7 millones de vehículos de etanol puro, 14,8 millones de vehículos de combustible flexible y casi 1,5 millones de motocicletas flexibles. [20] [21] [57] [58] El número de vehículos de etanol puro todavía en uso en 2003 se estimó entre 2 y 3 millones de vehículos, [35] y 1,22 millones a diciembre de 2011. [59] Había 80 modelos de automóviles y camionetas ligeras flexibles disponibles en el mercado fabricados por 12 grandes fabricantes de automóviles en diciembre de 2011, [60] y cuatro modelos de motocicletas de combustible flexible disponibles. [61]
La tecnología temprana en motores de combustible flexible tenía una economía de combustible con etanol hidratado (E100) que era de 25 a 35% menor que la gasolina, pero los motores flexibles ahora se están diseñando con relaciones de compresión más altas , aprovechando las mezclas de etanol más altas y maximizando los beneficios del mayor contenido de oxígeno del etanol, lo que resulta en menores emisiones y mejora la eficiencia del combustible, lo que permite que los motores flexibles en los modelos 2008 reduzcan la brecha de economía de combustible a 20 a 25% de la gasolina. [62]
Bajo los auspicios del proyecto BioEtanol para el Transporte Sostenible (BEST) , el primer autobús propulsado por etanol ( E95 o ED95 ) comenzó a operar en la ciudad de São Paulo en diciembre de 2007 como un proyecto de prueba de un año. [63] El autobús es un modelo Scania con un motor diésel modificado capaz de funcionar con un 95% de etanol hidratado mezclado con un mejorador de encendido del 5%, con una carrocería Marcopolo . [64] Scania ajustó la relación de compresión de 18:1 a 28:1, agregó boquillas de inyección de combustible más grandes y alteró el tiempo de inyección. [65]
Durante el período de prueba, el Centro Nacional de Referencia en Biomasa (CENBIO - portugués : Centro Nacional de Referência em Biomassa ) en la Universidad de São Paulo monitoreó el rendimiento y las emisiones , y se compararon con modelos diésel similares, con especial atención a las emisiones de monóxido de carbono y partículas . [64] El rendimiento también es importante ya que pruebas anteriores han demostrado una reducción en el ahorro de combustible de alrededor del 60% cuando se compara el E95 con el diésel normal. [63]
En noviembre de 2009, un segundo autobús ED95 comenzó a operar en la ciudad de São Paulo . El autobús era un Scania sueco con carrocería CAIO brasileña. El segundo autobús estaba programado para operar entre Lapa y Vila Mariana , pasando por la Avenida Paulista , uno de los principales centros comerciales de la ciudad de São Paulo . [66] Los dos autobuses de prueba operaron regularmente durante 3 años. [67]
En noviembre de 2010, el gobierno municipal de la ciudad de São Paulo firmó un acuerdo con UNICA , Cosan , Scania y Viação Metropolitana ", el operador local de autobuses, para introducir una flota de 50 autobuses ED95 propulsados por etanol para mayo de 2011. El objetivo del gobierno de la ciudad es reducir la huella de carbono de la flota de autobuses de la ciudad de 15.000 autobuses propulsados por diésel, con el objetivo final de que toda la flota de autobuses utilice solo combustibles renovables para 2018. Scania fabricará los autobuses en su planta ubicada en São Bernardo do Campo , São Paulo. Estos autobuses utilizan la misma tecnología y combustible que los 700 autobuses fabricados por Scania y que ya operan en Estocolmo . [68] [69] [70]
Los primeros autobuses propulsados por etanol fueron entregados en mayo de 2011, y los 50 autobuses comenzarán a prestar servicio regular en junio de 2011. [67] La flota de 50 autobuses ED95 propulsados por etanol tuvo un costo de R$ 20 millones ( US$ 12,3 millones ) y debido al mayor costo del combustible ED95, una de las empresas participantes en el acuerdo de cooperación, Raísen (una empresa conjunta entre Royal Dutch Shell y Cosan ), suministrará el combustible al municipio a un 70% del precio de mercado del diésel regular. [67] [71]
La última innovación dentro de la tecnología de combustible flexible brasileña es el desarrollo de motocicletas flex-fuel . En 2007 Magneti Marelli presentó la primera motocicleta con tecnología flex. Delphi Automotive Systems también presentó en 2007 su propia tecnología de inyección para motocicletas. [73] Además de la flexibilidad en la elección de combustibles, un objetivo principal de las motocicletas flex-fuel es reducir las emisiones de CO2 en un 20 por ciento, y se esperan ahorros en el consumo de combustible del orden del 5% al 10%. [73] [74]
La primera motocicleta flex fuel fue lanzada al mercado brasileño por Honda en marzo de 2009. Producida por su filial local Moto Honda da Amazônia, la CG 150 Titan Mix se vende por alrededor de US$2.700. Debido a que la motocicleta no tiene un tanque de gasolina secundario para un arranque en frío como los autos flex brasileños, el tanque de combustible debe tener al menos un 20% de gasolina para evitar problemas de arranque a temperaturas inferiores a 15 °C (59 °F). El panel de la motocicleta incluye un indicador para advertir al conductor sobre la mezcla real de etanol y gasolina en el tanque de almacenamiento. [75] [76] [77] Durante los primeros ocho meses después de su lanzamiento al mercado, la CG 150 Titan Mix ha vendido 139.059 motocicletas, capturando una participación de mercado del 10,6% y ocupando el segundo lugar en ventas de motocicletas nuevas en el mercado brasileño en 2009. [78]
En septiembre de 2009, Honda lanzó una segunda motocicleta de combustible flexible, la NXR 150 Bros Mix para carretera y todoterreno. [79] En diciembre de 2010, ambas motocicletas de combustible flexible de Honda habían alcanzado una producción acumulada de 515.726 unidades, lo que representa una participación de mercado del 18,1% de las ventas de motocicletas nuevas brasileñas en ese año. [57] [72] En enero de 2011, había cuatro modelos de motocicletas de combustible flexible disponibles en el mercado. [61] Durante 2011, se produjeron un total de 956.117 motocicletas de combustible flexible, lo que elevó su participación de mercado al 56,7%. [58] Desde su inicio en 2009, se habían producido casi 1,5 millones de motocicletas de combustible flexible en el país hasta diciembre de 2011, [57] [58] [72] y la marca de los dos millones se alcanzó en agosto de 2012. [80]
Las filiales brasileñas de Magneti Marelli, Delphi y Bosch han desarrollado y anunciado la introducción en 2009 de una nueva generación de motores flex que elimina la necesidad del tanque de gasolina secundario al calentar el combustible de etanol durante el arranque, [81] y permitiendo que los vehículos flex realicen un arranque en frío normal a temperaturas tan bajas como −5 °C (23 °F), [82] la temperatura más baja esperada en cualquier lugar del territorio brasileño. [83] Otra mejora es la reducción del consumo de combustible y de las emisiones del tubo de escape, entre un 10% y un 15% en comparación con los motores flex vendidos en 2008. [84] En marzo de 2009, Volkswagen do Brasil lanzó el Polo E-Flex , el primer modelo de combustible flex sin un tanque auxiliar para el arranque en frío. El sistema Flex Start utilizado por el Polo fue desarrollado por Bosch. [85] [86]
Desde 2009, la industria brasileña del etanol ha experimentado estrés financiero debido a la restricción crediticia causada por la crisis económica de 2008 ; malas cosechas de caña de azúcar debido al clima desfavorable; altos precios del azúcar en el mercado mundial que hicieron más atractivo producir azúcar en lugar de etanol; y otros factores internos que resultaron en una disminución de su producción anual a pesar de una creciente demanda en el mercado local. [87] [88] [89] La producción brasileña de combustible de etanol en 2011 fue de 21,1 millones de litros (5,6 mil millones de galones líquidos estadounidenses), por debajo de los 26,2 millones de litros (6,9 mil millones de galones) en 2010. [90] Una escasez de suministro tuvo lugar durante varios meses durante 2010 y 2011, y los precios subieron hasta el punto de que el combustible de etanol ya no era atractivo para los propietarios de vehículos de combustible flexible; el gobierno redujo la mezcla mínima de etanol en la gasolina para reducir la demanda y evitar que los precios del combustible de etanol aumentaran más; y por primera vez desde la década de 1990, se importó combustible de etanol de los Estados Unidos. [87] [88] [89]
Como resultado de los precios más altos del etanol causados por la crisis de la industria brasileña del etanol , combinados con los subsidios gubernamentales establecidos para mantener el precio de la gasolina por debajo del valor del mercado internacional, en noviembre de 2013 solo el 23% de los propietarios de automóviles de combustible flexible usaban etanol regularmente, frente al 66% en 2009. [91]
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