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El contenido energético del biocombustible es una descripción de la energía química contenida en un biocombustible dado , medida por unidad de masa de ese combustible, como energía específica , o por unidad de volumen del combustible, como densidad de energía . Un biocombustible es un combustible producido a partir de organismos vivos . Los biocombustibles incluyen bioetanol , un alcohol elaborado por fermentación, que a menudo se usa como aditivo de gasolina , y biodiesel , que generalmente se usa como aditivo de diesel . La energía específica es energía por unidad de masa., que se utiliza para describir el contenido de energía de un combustible, expresado en unidades SI como julios por kilogramo (J / kg) o unidades equivalentes. [1] La densidad de energía es la cantidad de energía almacenada en un combustible por unidad de volumen , expresada en unidades SI como julios por litro (J / L) o unidades equivalentes. [2]
Producción de energía y CO 2 de biocombustibles comunes
La siguiente tabla incluye entradas para sustancias populares que ya se usan para su energía, o que se están discutiendo para tal uso.
La segunda columna muestra la energía específica , el contenido de energía en megajulios por unidad de masa en kilogramos , útil para comprender la energía que se puede extraer del combustible.
La tercera columna de la tabla enumera la densidad de energía , el contenido de energía por litro de volumen, que es útil para comprender el espacio necesario para almacenar el combustible.
Las dos últimas columnas tratan de la huella de carbono del combustible. La cuarta columna contiene la proporción de CO 2 liberada cuando el combustible se convierte en energía, con respecto a su masa inicial, y la quinta columna enumera la energía producida por kilogramo de CO 2 producido. Como pauta, un número más alto en esta columna es mejor para el medio ambiente. Pero estos números no tienen en cuenta otros gases de efecto invernadero liberados durante la quema, la producción, el almacenamiento o el envío. Por ejemplo, el metano puede tener costos ambientales ocultos que no se reflejan en la tabla. [1]
| Tipo de combustible | Energía específica ( MJ / kg) | Densidad de energía ( MJ / L ) | Gas CO 2 elaborado a partir del combustible utilizado (kg / kg) [nb 1] | Energía por CO 2 ( MJ / kg) |
|---|---|---|---|---|
| Combustibles sólidos | ||||
| Bagazo ( tallos de caña ) | 9,6 | ~ + 40% (C 6 H 10 O 5 ) n + 15% (C 26 H 42 O 21 ) n + 15% (C 9 H 10 O 2 ) n 1.30 | 7,41 | |
| Granzas (tripas de semillas) | 14,6 | [Introduzca aquí la composición media] | ||
| Estiércol / estiércol animal | [2] 10- [3] 15 | [Introduzca aquí la composición media] | ||
| Plantas secas (C 6 H 10 O 5 ) n | 10 - 16 | 1,6 - 16,64 | SI 50% (C 6 H 10 O 5 ) n + 25% (C 26 H 42 O 21 ) n + 25% (C 10 H 12 O 3 ) n 1,84 | 5.44-8.70 |
| Combustible de madera (C 6 H 10 O 5 ) n | 16 - 21 | [4] 2,56 - 21,84 | SI 45% (C 6 H 10 O 5 ) n + 25% (C 26 H 42 O 21 ) n + 30% (C 10 H 12 O 3 ) n 1.88 | 8.51-11.17 |
| Carbón | 30 | 5.4-6.6 | 85-98% Carbono + VOC + Ceniza 3.63 | 8.27 |
| Combustibles líquidos | ||||
| Aceite de pirólisis | 17,5 | 21.35 | varía | varía |
| Metanol (CH 3 -OH) | 19,9 - 22,7 | 15,9 | 1,37 | 14.49-16.53 |
| Etanol (CH 3 -CH 2 -OH) | 23,4 - 26,8 | 18,4 - 21,2 | 1,91 | 12.25-14.03 |
| Ecalene | 28,4 | 22,7 | 75% C 2 H 6 O + 9% C 3 H 8 O + 7% C 4 H 10 O + 5% C 5 H 12 O + 4% Hx 2.03 | 14.02 |
| Butanol (CH 3 - (CH 2 ) 3 -OH) | 36 | 29,2 | 2,37 | 15.16 |
| Gordo | 37.656 | 31,68 | [Introduzca aquí la composición media] | |
| Biodiesel | 37,8 | 33,3 - 35,7 | ~ 2,85 | ~ 13,26 |
| Aceite de girasol (C 18 H 32 O 2 ) | [5] 39,49 | 33.18 | ( 12% (C 16 H 32 O 2 ) + 16% (C 18 H 34 O 2 ) + 71% (LA) + 1% (ALA) ) 2,81 | 14.04 |
| Aceite de ricino (C 18 H 34 O 3 ) | [6] 39,5 | 33.21 | ( 1% PA + 1% SA + 89,5% ROA + 3% OA + 4,2% LA + 0,3% ALA ) 2,67 | 14.80 |
| Aceite de oliva (C 18 H 34 O 2 ) | 39,25 - 39,82 | 33 - 33,48 | ( 15% (C 16 H 32 O 2 ) + 75% (C 18 H 34 O 2 ) + 9% (LA) + 1% (ALA) ) 2,80 | 14.03 |
| Combustibles gaseosos | ||||
| Metano (CH 4 ) | 55 - 55,7 | (Licuado) 23,0 - 23,3 | (La fuga de metano ejerce 23 veces el efecto invernadero del CO 2 ) 2.74 | 20.05-20.30 |
| Hidrógeno (H 2 ) | 120 - 142 | (Licuado) 8.5 - 10.1 | ( La fuga de hidrógeno cataliza ligeramente el agotamiento del ozono ) 0.0 | |
| Combustibles fósiles (comparación) | ||||
| Carbón | 29,3 - 33,5 | 39,85 - 74,43 | (Sin contar: CO , NO x , sulfatos y partículas ) ~ 3,59 | ~ 8.16-9.33 |
| Petróleo crudo | 41.868 | 28 - 31,4 | (Sin contar: CO, NO x , sulfatos y partículas) ~ 3.4 | ~ 12,31 |
| Gasolina | 45 - 48,3 | 32 - 34,8 | (Sin contar: CO, NO x , sulfatos y partículas) ~ 3.30 | ~ 13,64-14,64 |
| Diesel | 48,1 | 40,3 | (Sin contar: CO, NO x , sulfatos y partículas) ~ 3.4 | ~ 14.15 |
| Gas natural | 38 - 50 | (Licuado) 25,5 - 28,7 | ( Etano , propano y butano N / C: CO, NO x y sulfatos) ~ 3.00 | ~ 12,67-16,67 |
| Etano (CH 3 -CH 3 ) | 51,9 | (Licuado) ~ 24.0 | 2,93 | 17,71 |
| Combustibles nucleares (comparación) [nb 2] | ||||
| Uranio -235 ( 235 U) | 77.000.000 | (Puro) 1.470.700.000 | [Mayor para menor concentración de mineral . ( Minería , Refinación , Movimiento )] 0.0 | ~ 55 [4] - ~ 90 [3] |
| Fusión nuclear ( 2 H - 3 H) | 300.000.000 | (Licuado) 53,414,377.6 | ( Hidrógeno del fondo marino - Minería de isótopos - Depende del método ) 0.0 | |
| Almacenamiento de energía en pilas de combustible (comparación) | ||||
| Metanol directo | 4.5466 | [7] 3.6 | ~ 1,37 | ~ 3.31 |
| Intercambio de protones (I + D) | hasta 5.68 | hasta 4.5 | (El combustible IFF se recicla) 0.0 | |
| Hidruro de sodio (I + D) | hasta 11,13 | hasta 10,24 | (Vejiga para reciclaje de óxido de sodio) 0.0 | |
| Almacenamiento de energía de la batería (comparación) | ||||
| Batería de ácido sólido | 0.108 | ~ 0,1 | (Tolerancia de ciclo profundo 200-600) 0.0 | |
| Batería de níquel-hierro | [8] 0,0487 - 0,1127 | 0,0658 - 0,1772 | (<40 y la Vida) (2k-3k Ciclo de la tolerancia si no efecto de memoria ) 0,0 | |
| Batería de níquel-cadmio | 0,162 - 0,288 | ~ 0,24 | (Tolerancia de ciclo de 1k-1.5k SI no hay efecto de memoria) 0.0 | |
| Hidruro metálico de níquel | 0,22 - 0,324 | 0,36 | (Tolerancia de ciclo 300-500 SI no hay efecto de memoria) 0.0 | |
| Batería super iron | 0,33 | [9] (1,5 * NiMH ) 0,54 | [10] (~ 300 tolerancia de ciclo profundo) 0.0 | |
| Batería de zinc-aire | 0,396 - 0,72 | [11] 0,5924 - 0,8442 | (Reciclable por fundición y remezcla, no recarga) 0.0 | |
| Batería de iones de litio | 0,54 - 0,72 | 0,9 - 1,9 | (3-5 años de vida) (500-1k de tolerancia de ciclo profundo) 0.0 | |
| Polímero de iones de litio | 0,65 - 0,87 | (1.2 * Li-Ion ) 1.08 - 2.28 | (3-5 años de vida) (300-500 Tolerancia de ciclo profundo) 0.0 | |
| Batería de fosfato de hierro y litio | ||||
| DURACELL Zinc-Aire | 1.0584 - 1.5912 | 5.148 - 6.3216 | (1-3 años de vida útil) (reciclable no recargable) 0.0 | |
| Batería de aluminio | 1.8 - 4.788 | 7.56 | (10-30 años de vida) (3k + tolerancia de ciclo profundo) 0.0 | |
| Celda de aire de litio PolyPlusBC | 3,6 - 32,4 | 3,6 - 17,64 | (Puede ser recargable) (Puede tener fugas de sulfatos) 0.0 | |
Notas
- ^ Si bien todaslas relaciones de salida de gas CO 2 se calculan con un margen de error inferior al 1%(suponiendo la oxidación totaldel contenido de carbono del combustible), las relaciones precedidas por una Tilde (~) indican un margen de error de hasta (pero no mayor que) 9%. Las proporciones enumeradas no incluyen las emisiones del cultivo / minería de plantas de combustible, purificación / refinación y transporte. La disponibilidad de combustible es típicamente del 74 al 84,3% NETO del balance energético de la fuente.
- ^ Si bien lafisión de uranio-235 ( 235 U) no producegas CO 2 directamente, los procesos indirectos de quema de combustibles fósiles de minería , molienda , refinación , movimiento y eliminación de desechos radiactivos , etc. de concentraciones de mineral de uranio de grado intermedio a bajoproducen cierta cantidad de dióxido de carbono. Los estudios varían en cuanto a la cantidad de dióxido de carbono que se emite. El Panel Intergubernamental de Cambio Climático de las Naciones Unidas informa que la energía nuclear produce aproximadamente 40 g de CO 2 por kilovatio hora (11 g / MJ, equivalente a 90 MJ / kg CO 2 e). [3] Un metaanálisis de una serie de estudios sobre las emisiones del ciclo de vida del CO 2 nuclear realizado por el académico Benjamin K. Sovacool encuentra que la energía nuclear produce en promedio 66 g de CO 2 por kilovatio hora (18,3 g / MJ, equivalente a 55 MJ / kg CO 2 e). [4] Un profesor australiano afirma que la energía nuclear produce las emisiones de gas CO 2 equivalentes por MJ de energía de salida neta de una central eléctrica alimentada con gas natural . Prof. Mark Diesendorf, Inst. de Estudios Ambientales, UNSW .
Rendimientos de cultivos comunes asociados con la producción de biocombustibles
¡Esta tabla a continuación necesita citas y una explicación de la metodología! [ cita requerida ]
| Cultivo | Aceite (kg / ha ) | Aceite ( L / ha ) | Aceite (lb / acre ) | Aceite ( galones estadounidenses / acre ) | Aceite por semillas [nc 1] (kg / 100 kg) | Rango de fusión (° C) | Número de yodo | Número de cetano | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Aceite / Grasa | Éster metílico | Éster etílico | ||||||||
| Maní | (Núcleo) 42 | |||||||||
| Copra | 62 | |||||||||
| Sebo | 35 - 42 | dieciséis | 12 | 40 - 60 | 75 | |||||
| Manteca de cerdo | 32 - 36 | 14 | 10 | 60 - 70 | sesenta y cinco | |||||
| Maiz) | 145 | 172 | 129 | 18 | -5 | -10 | -12 | 115 - 124 | 53 | |
| Nuez de anacardo | 148 | 176 | 132 | 19 | ||||||
| Avena | 183 | 217 | 163 | 23 | ||||||
| Lupino | 195 | 232 | 175 | 25 | ||||||
| Kenaf | 230 | 273 | 205 | 29 | ||||||
| Caléndula | 256 | 305 | 229 | 33 | ||||||
| Algodón | 273 | 325 | 244 | 35 | (Semilla) 13 | -1-0 | -5 | -8 | 100 - 115 | 55 |
| Cáñamo | 305 | 363 | 272 | 39 | ||||||
| Haba de soja | 375 | 446 | 335 | 48 | 14 | -16 - -12 | -10 | -12 | 125 - 140 | 53 |
| Café | 386 | 459 | 345 | 49 | ||||||
| Linaza (lino) | 402 | 478 | 359 | 51 | -24 | 178 | ||||
| Avellanas | 405 | 482 | 362 | 51 | ||||||
| Euforbia | 440 | 524 | 393 | 56 | ||||||
| Semilla de calabaza | 449 | 534 | 401 | 57 | ||||||
| Cilantro | 450 | 536 | 402 | 57 | ||||||
| Semilla de mostaza | 481 | 572 | 430 | 61 | 35 | |||||
| Camelina | 490 | 583 | 438 | 62 | ||||||
| Sésamo | 585 | 696 | 522 | 74 | 50 | |||||
| Cártamo | 655 | 779 | 585 | 83 | ||||||
| Arroz | 696 | 828 | 622 | 88 | ||||||
| Árbol de aceite de tung | 790 | 940 | 705 | 100 | -2,5 | 168 | ||||
| Girasoles | 800 | 952 | 714 | 102 | 32 | -18 - -17 | -12 | -14 | 125 - 135 | 52 |
| Cacao (cacao) | 863 | 1.026 | 771 | 110 | ||||||
| Miseria | 890 | 1.059 | 795 | 113 | 3 | 93 | ||||
| Amapola de opio | 978 | 1,163 | 873 | 124 | ||||||
| Colza | 1.000 | 1,190 | 893 | 127 | 37 | -10 - 5 | -10-0 | -12 - -2 | 97 - 115 | 55 - 58 |
| Aceitunas | 1.019 | 1.212 | 910 | 129 | -12 - -6 | -6 | -8 | 77 - 94 | 60 | |
| Castor habas | 1,188 | 1.413 | 1.061 | 151 | (Semilla) 50 | -18 | 85 | |||
| Nueces de pecán | 1,505 | 1,791 | 1.344 | 191 | ||||||
| Jojoba | 1,528 | 1.818 | 1365 | 194 | ||||||
| Jatropha | 1,590 | 1.892 | 1.420 | 202 | ||||||
| Nueces de macadamia | 1,887 | 2,246 | 1,685 | 240 | ||||||
| nueces de Brasil | 2.010 | 2,392 | 1,795 | 255 | ||||||
| Palta | 2,217 | 2.638 | 1.980 | 282 | ||||||
| Coco | 2.260 | 2.689 | 2.018 | 287 | 20 - 25 | -9 | -6 | 8 - 10 | 70 | |
| Sebo chino [nc 2] | 4.700 | 500 | ||||||||
| Aceite de palma | 5,000 | 5.950 | 4.465 | 635 | 20- (Kernal) 36 | 20 - 40 | -8 - 21 | -8 - 18 | 12 - 95 | 65 - 85 |
| Algas | 95.000 | 10,000 [ cita requerida ] | ||||||||
| Cultivo | Aceite (kg / ha ) | Aceite ( L / ha ) | Aceite (lb / acre ) | Aceite ( galones estadounidenses / acre ) | Aceite por semillas (kg / 100 kg) | Rango de fusión (° C) | Número de yodo | Número de cetano | ||
| Aceite / Grasa | Éster metílico | Éster etílico | ||||||||
Notas
- ^ Extracción de aceite típica de 100 kg de semillas oleaginosas
- ^ El sebo chino (Sapium sebiferum o Tradica Sebifera) también se conoce como el "árbol de las palomitas de maíz" [5]
Ver también
- Eichhornia crassipes # Bioenergía
- Syngas
- Conversión de unidades
- Densidad de energia
- Calor de combustión
Referencias
- ^ Kenneth E. Heselton (2004), "Manual del operador de calderas" . Fairmont Press, 405 páginas. ISBN 0881734357
- ^ "Las dos clases de unidades SI y los prefijos SI" . Guía NIST para el SI . Consultado el 25 de enero de 2012 .
- ^ a b Panel intergubernamental sobre el cambio climático (2007). "4.3.2 Energía nuclear" . Cuarto Informe de Evaluación del IPCC: Cambio Climático 2007, Grupo de Trabajo III Mitigación del Cambio Climático . Consultado el 7 de febrero de 2011 .
- ^ a b Benjamin K. Sovacool. Valoración de las emisiones de gases de efecto invernadero de la energía nuclear: un estudio crítico . Política energética , vol. 36, 2008, pág. 2950.
- ^ Usado con permiso de The Global Petroleum Club .