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Aceite vegetal no modificado como combustible para automociónPeder Jensen, IPTS
Asunto: El aceite vegetal se ha considerado como un posible combustible para automoción al menos desde 1912, cuando Rudolf Diesel (inventor del motor diesel) lo mencionó en una solicitud de patente. Desde la década de los 70 se ha venido trabajando en la modificación de los motores diesel, para adaptarlos a que funcionen con aceite vegetal no modificado o "directo" (straight vegetable oil, SVO). Se ha comprobado que el concepto es válido. Hay sin embargo, varios obstáculos estructurales que impiden el éxito de este combustible en el mercado, y que se deben abordar si se pretende que este combustible juegue un papel en el suministro de combustible en el futuro. Relevancia: Europa está desarrollando actualmente una política de combustibles alternativos, destinada a diversificar el suministro de combustible para aumentar su seguridad, y simultáneamente tratar de limitar las emisiones de CO2. Una directiva sobre la promoción de biocombustibles para el transporte acaba de aprobarse y constituirá la base para la acción. Una estrategia clave a corto y medio plazo consiste en incrementar la proporción de biocombustibles en la mezcla. Puesto que los recursos de donde van a provenir los biocombustibles son limitados, es importante concentrarse en los sectores en los que los beneficios pueden ser mayores.
La opinión expresada aquí es la del autor y no refleja necesariamente la de la Comisión Europea.
Introducción En noviembre de 2002, los telespectadores del programa de automóviles de la BBC "Top Gear" pudieron presenciar una interesante demostración. Unos 5 litros de aceite de cocina usado, procedentes de un asador local, fueron filtrados a través de una tela, se les añadió una cucharada de etanol y se vertió la mezcla en el depósito vacío de un viejo automóvil diesel Volvo. El coche arrancó y recorrió la pista de pruebas: el futuro del suministro de energía para nuestro parque automovilístico estaba asegurado. Pero lo que no se trató en el programa fue una serie de temas tales como la duración, la posibilidad de arrancar en frío, el comportamiento medioambiental, etc. que podrían haber estropeado la historia. El propósito de este artículo es "rellenar los huecos" en este debate y situar al aceite vegetal directo en un nicho en el que pueda suponer una contribución importante, tanto para la economía agrícola como para la sostenibilidad del sistema de transporte. El interés por utilizar aceite vegetal como combustible para vehículos se remonta a hace un siglo, cuando Rudolf Diesel imaginó el aceite vegetal como la fuente de combustible a largo plazo para los motores diesel El interés por utilizar aceite vegetal como combustible para vehículos se remonta a hace un siglo, cuando Rudolf Diesel imaginó el aceite vegetal como la fuente de combustible a largo plazo para los motores diesel. Más recientemente, el sector agrícola se ha convertido en el promotor más fuerte, ya que el aceite vegetal constituye evidentemente una salida para productos agrícolas. Inicialmente se creía que sería posible utilizar esos aceites directamente, con sólo un ligero tratamiento. Las pruebas realizadas por la industria del motor han demostrado que los motores diesel sin modificar funcionarán inicialmente de un modo satisfactorio, pero pronto tendrán problemas de duración, principalmente en el área de los inyectores de combustible, los anillos de los pistones y la estabilidad del aceite lubricante. Por esta razón, las necesidades de los motores tienen que modificarse. Actualmente hay varias instalaciones que pueden realizar dichas modificaciones, principalmente en Alemania, donde más de 5.000 vehículos están utilizando ya SVO1. El último avance es que el SVO se ha reconocido formalmente como un biocombustible, junto con sus parientes más conocidos como el biodiesel y el bioetanol, con la aprobación de una directiva de la UE sobre promoción de biocombustibles, que menciona específicamente al "aceite vegetal puro de plantas oleaginosas" como combustible. Proceso de producción y consumo del aceite vegetal Se pueden utilizar muchos cultivos para la producción de SVO, pero en la práctica solamente se utiliza en la actualidad en Europa el aceite de colza. El proceso de producción es relativamente simple, ya que consiste sencillamente en cultivar y recolectar las semillas, prensar el aceite a baja temperatura y filtrar el producto final para eliminar las impurezas. Por tanto, la tecnología de producción se puede aplicar casi a cualquier escala. Se pueden usar muchos cultivos para la producción de SVO, pero en la práctica solamente se utiliza en la actualidad en Europa el aceite de colza La producción se halla limitada por la disponibilidad de tierra cultivable, en cuanto a extensión total de terreno utilizable; en cuanto a competencia con otros cultivos (alimentos, etc.); en cuanto a necesidades de rotación de cultivos (la colza sólo puede plantarse cada 5 a 7 años en el mismo terreno) y a causa del Acuerdo Blair House2 entre la UE y EE.UU, que limita la extensión disponible para la producción de aceites de semillas en la UE. El prensado del aceite a pequeña escala, en una estructura descentralizada, generalmente dará como resultado un rendimiento total de aceite menor, puesto que el prensado en frío no es capaz de extraer todo el aceite de las semillas. Los valores típicos del rendimiento giran alrededor del 77%, si bien se pueden dar valores superiores al 87%. En molinos de aceite mayores, utilizando extracción con hexano como disolvente, el rendimiento típico es del 98% del contenido total de aceite de las semillas.3 El empleo de la extracción con hexano aumenta el coste del tratamiento, puesto que el hexano empleado en la extracción tiene que eliminarse antes de que el alimento proteínico (los residuos del prensado de las semillas) pueda utilizarse como pienso animal. Se trata por lo tanto de encontrar un compromiso económico, cuando se quieran utilizar los residuos como piensos. Alemania ha establecido normas para los combustibles de aceites vegetales que también se están utilizando en otros países Existe una norma de calidad para el mercado alemán (RK-Qualitätsstandard)4, que el SVO debe cumplir. Otros países siguen también la misma norma. Seguirla no es ningún problema para el aceite puro de colza prensado en frío, pero puede serlo para algunos aceites disponibles en el mercado, especialmente si se han prensado a temperaturas más altas para incrementar el rendimiento en el prensado. Por tanto, una adopción a mayor escala requeriría una separación en el mercado de los diferentes aceites, para asegurar una calidad adecuada a los consumidores. La utilización de aceites de cocina tendría problemas similares, y generalmente no se consideran como fuente para SVO, sino más bien para biodiesel. Cuadro 1. Aceite vegetal y biodiesel
El proceso de consumo es el mismo que el del combustible diesel ordinario, excepto por la necesidad de modificar los motores. Las modificaciones cuestan aproximadamente de 1.500 a 6.000 euros5, dependiendo del tipo de motor, taller, etc. y constituyen, como tal, un coste extra importante para el propietario del vehículo (algunos talleres ofrecen un kit para automontaje y un curso de instalación a un precio sensiblemente inferior). En la producción industrial a gran escala el coste debería ser sólo ligeramente superior al de un motor diesel normal, debido a la necesidad de un equipo de precalentamiento para el combustible (Ansø6 estima un coste adicional de menos de 300 euros). Un motor modificado para funcionar con SVO puede funcionar con diesel fósil, puesto que el funcionamiento general del motor es el mismo. Se puede asumir, sin embargo, que las modificaciones que se hacen en los inyectores, etc. afectarán a las características de combustión por lo que ya no funcionarán de modo óptimo con diesel fósil. El diesel fósil por tanto representa una solución sustitutiva mientras se circula por zonas sin acceso al SVO, pero no puede considerarse como condición normal de conducción del vehículo. El SVO y el biodiesel se utilizan del mismo modo que el combustible normal, aunque las modificaciones que hay que hacer para adaptar un motor normal suponen un coste adicional El mercado alemán de las soluciones con SVO es, con mucho, el más desarrollado, con más del 95% de la flota de vehículos SVO de Europa registrados en Alemania. Ello se debe, principalmente, a un grupo relativamente pequeño de entusiastas que han promocionado activamente el concepto y que han desarrollado los kits necesarios para modificar los motores, etc. El sistema de distribución de SVO está menos desarrollado que el del diesel fósil. En el mercado mejor desarrollado hay unas 109 estaciones de suministro, muchas de las cuales tienen, sin embargo, un horario de apertura reducido (por ejemplo, dependiente del horario de un taller que realiza las modificaciones de los motores). Además, hay una red de proveedores que venden SVO a granel (por ejemplo 1.000 litros) lo que permite a los usuarios tener en sus domicilios un gran depósito para llenar, desde él, sus vehículos7. Actualmente, el precio del SVO en Alemania es de 50-60 céntimos/litro, lo que aproximadamente es un 25% inferior al precio del diesel fósil. El consumidor tiene pues un incentivo económico para utilizar el SVO, siempre y cuando no se le apliquen impuestos. Puede esperarse, sin embargo, que el precio de mercado del SVO se incremente algo si el consumo aumenta significativamente. A pesar de que el contenido energético por volumen es de un 8 a 10% inferior al del diesel fósil, hay todavía una ganancia económica del 15% aproximadamente, en la actualidad. Utilizar SVO es hoy menos conveniente que utilizar productos tradicionales. Por tanto, se debe deducir que la conversión es atractiva principalmente para conductores:
Dada la infraestructura de distribución, más limitada, y la necesidad de convertir los motores, utilizar SVO es hoy menos conveniente que utilizar productos tradicionales. Por tanto es probable que sea atractivo para conductores que se puedan beneficiar de los precios inferiores o que lo adopten por sus ventajas medioambientales Comportamiento medioambiental de los vehículos de SVO La bibliografía científica sobre el comportamiento medioambiental de los vehículos de SVO es bastante limitada. Se presentaron algunos estudios hace 15 o 20 años, concluyendo en general que el aceite vegetal no era viable como combustible. La mayoría de estos estudios se realizó, sin embargo, con motores sin modificar y, como tales, no comparables con los modernos motores modificados. La imagen que emerge de los ensayos con motores modificados indica que las emisiones de la mayoría de los contaminantes son algo menores en el caso de los SVO, pero hay una tendencia hacia emisiones iguales o ligeramente mayores de NOx y de partículas ultra finas. Sin embargo, como el azufre prácticamente no está presente en el combustible, los SVO deberían funcionar bien con sistemas de post-tratamiento de gases de escape, ofreciendo así mejoras importantes en las emisiones, en comparación con la norma actual. Está en curso un estudio en Alemania, para investigar estos temas en más detalle. Los ensayos medioambientales con motores modificados indican que los SVO producen emisiones algo menores de la mayoría de los contaminantes., pero con una tendencia hacia emisiones iguales o ligeramente más elevadas de NOx y de partículas ultra finas En cuanto al CO2, los ensayos muestran que los niveles de emisión son similares a los del diesel fósil. Pero si se descuenta la absorción de CO2 durante el crecimiento de la planta, la imagen cambia drásticamente, como ocurre también con otros biocombustibles. Dependiendo de las precondiciones en cuanto al uso de subproductos, la reducción indicativa de emisión de CO2, en comparación con el diesel fósil, es del orden de 80 a 96%8. Hay que reiterar que las reducciones son indicativas, ya que la disponibilidad, la transparencia y la comparabilidad de los diferentes estudios son limitadas. Según la reglamentación nacional alemana sobre la clasificación de los riesgos del agua, el SVO es inofensivo para las aguas subterráneas (clase NWG) lo que significa que los vertidos de aceite no causan daños apreciables al medio ambiente. En comparación, el biodiesel se encuadra en la clase de riesgos WG1, como el aceite bruto viscoso, el fueloil pesado y otros varios productos químicos y aceites minerales9. Nicho de mercado para el SVO El SVO representa sólo, hoy en día, un nicho marginal en el mercado de combustibles para el transporte. La mayoría de los vehículos que funcionan con SVO son vehículos estándar convertidos, pero ya hay kits para la conversión de muchos modelos corrientes de motores. Actualmente, la mayoría de los motores diesel del mercado se podrían convertir a SVO, incluyendo las versiones avanzadas de TDI y los motores especiales utilizados en vehículos de 3 litros/100 km. Uno de los principales proveedores de equipos de conversión ha desarrollado también un motor diseñado específicamente para funcionar con SVO. Además, un fabricante de tractores comercializa un tractor adaptado específicamente al SVO, como parte de un programa de introducción en el mercado. Por tanto, la tecnología se debe considerar como disponible y lista para el mercado, aunque todavía no exista producción a gran escala. Si toda la tierra agrícola en la Europa de los 15 se incluyera en una rotación de cultivos de colza de 6 años, la producción total de SVO cubriría aproximadamente un 9% del consumo total de energía para el transporte. Por tanto, incluso en este escenario extremadamente optimista, el SVO sólo cubriría una pequeña proporción de la demanda de energía Si toda la tierra agrícola en la Europa de los 15 se incluyera en una rotación de cultivos de colza de 6 años, la producción total de SVO cubriría aproximadamente un 9% del consumo total de energía para el transporte. Por tanto, incluso en este escenario extremadamente optimista, el SVO sólo cubriría una pequeña proporción de la demanda de energía. Un escenario más realista, que tenga en cuenta otros usos de la tierra, etc. contemplaría una participación en el mercado de menos del 5%. Por tanto, si el SVO no es un combustible importante, ¿dónde está el nicho que puede ocupar?
En vista de los muchos obstáculos estructurales, es difícil que el SVO despegue sin una intervención externa. El SVO es una tecnología interesante en busca de su propio nicho. Para evitar que tenga que vencer todos los obstáculos de una vez, es necesario identificar un nicho en el que algunos de esos obstáculos estén ausentes. Los tractores agrícolas podrían ser uno de ellos:
El uso agrícola es un nicho potencial atractivo para el SVO, debido a una serie de factores como la utilización de depósitos de almacenamiento locales, los desplazamientos a distancias cortas, el régimen fiscal, etc. Así pues, convertir la flota de tractores (y posiblemente otra maquinaria) a SVO podría dar lugar a un nicho importante para este combustible. Además, siempre habrá idealistas: algunos agricultores que utilicen SVO, probablemente optarán por una solución similar para sus vehículos privados; pero esto no es diferente de lo que ocurre hoy, cuando algunos llenan sus coches con diesel de sus propios tanques de almacenamiento, aunque ello no sea siempre legal, por razones de seguridad o fiscales. Introducción del SVO en el mercado Para que tal escenario se haga realidad, deberán intervenir una serie de actores:
Los posibles beneficios de tales cambios políticos serían, entre otros:
En conclusión, el SVO es una tecnología en busca de un nicho. Una oportunidad adecuada sería convertirse en el combustible primario para el sector agrícola. Pero la decisión debe sopesarse frente a otros biocombustibles que compiten por el mismo fin:
La conclusión está lejos de ser clara, pero si el SVO constituye una opción, el nicho de los vehículos y la maquinaria agrícolas parece ser la oportunidad más prometedora.
Palabras clave aceite vegetal puro, política de combustibles alternativos, seguridad del suministro, estrategia de mercado 1. Página principal de Elsbett Technologie GmbH. Localizable en www.elsbett.de 2. El Blair House Agreement es un acuerdo ente la UE y EE.UU. sobre las subvenciones a la agricultura. En este contexto es de suma importancia el límite acordado sobre la extensión por la cual los agricultores pueden recibir subsidios para la producción de semillas oleaginosas con fines no alimentarios. 3. Widmann, B. Production of vegetable oils in decentral plants and aspects of quality management - Investigation of plants in practice to optimise the process. Universidad de Munich, Centro de Ingeniería Agrícola. Presentado en la 10ª Conferencia Europea de Biomasa para Energía e Industria, 1998. 4. Norma de Calidad para el Aceite de Colza como Combustible (RK-Qualitätsstandard). LTV-Arbeitskreis Dezentrale Pflanzenölgewinnung, Weihenstephan. http://dec2.tec.agrar.tu-muenchen.de/planzoel/rkstandard.html 5. Página principal de Nordvestjysk Folkecenter for Vedvarende Energi. Disponible en danés en: www.folkecenter.dk 6. Notat vedørende emissioner fra forbrændingsmotorer, plante olie sammenlignet med diesel. Artículo sobre emisiones de SVO por Niels Ansø, Nordvestjysk Folkecenter for Vedvarende Energi. 2000. Disponible en danés en: www.folkecenter.dk 7. La página principal de Die Vereinigten Werkstätten für Pflanzenöltechnologie contiene una lista de los puntos de suministro de combustible en Alemania. Disponible en: http://www.pflanzenoeltankstellen.de/ Otro sitio con una lista similar está disponible en: http://www.reorust.de 8. Note: Rape seed oil for transport 1: Energy balance and CO2-balance. Artículo de Jacob Bugge, Folkecenter for Renewable Energy. 2000. Disponible en inglés en: http://ww.folkecenter.dk/plant-oil/publications/energy_co2_balance.pdf 9. WGK (Wassergefährdungslassen): Las categorías alemanas de riesgos para el agua. Disponible en: http://www.folkecenter.dk/plant-oil/WGK_ENG.htm Peder Jensen, IPTS Tel.: +34 95 448 82 89, correo electrónico: peder.jensen@jrc.es Sobre el autor
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