En todo el mundo se utilizan varias mezclas de combustible de etanol comunes . El uso de etanol puro hidratado o anhidro en motores de combustión interna (ICE) solo es posible si los motores están diseñados o modificados para ese propósito y se usan solo en automóviles , camiones ligeros y motocicletas . El etanol anhidro se puede mezclar con gasolina (gasolina) para su uso en motores de gasolina, pero con un alto contenido de etanol solo después de modificaciones menores en el motor.
Las mezclas de combustible de etanol tienen números "E" que describen el porcentaje de combustible de etanol en la mezcla en volumen, por ejemplo, E85 es 85% de etanol anhidro y 15% de gasolina. Mezclas bajas en etanol, de E5 a E25, aunque internacionalmente el uso más común del término se refiere a la mezcla E10.
Las mezclas de E10 o menos se utilizan en más de 20 países de todo el mundo, liderado por Estados Unidos, donde el etanol representó el 10% del suministro de combustible de gasolina de EE. UU. En 2011. [1] Las mezclas de E20 a E25 se han utilizado en Brasil desde finales de la década de 1970. E85 se usa comúnmente en los EE. UU. Y Europa para vehículos de combustible flexible . El etanol hidratado o E100 se utiliza en los vehículos brasileños de etanol puro y los vehículos ligeros de combustible flexible y el E15 hidratado llamado hE15 para los coches de gasolina modernos en los Países Bajos. [2]
E10 o menos
E10, una mezcla de combustible de etanol anhidro al 10% y gasolina al 90%, a veces llamada gasohol, se puede utilizar en los motores de combustión interna de la mayoría de los automóviles y vehículos ligeros modernos sin necesidad de realizar ninguna modificación en el motor o el sistema de combustible. Las mezclas de E10 se clasifican típicamente con un índice de 2 a 3 octanos más alto que la gasolina regular y están aprobadas para su uso en todos los automóviles nuevos de EE. UU. Y son obligatorias en algunas áreas por emisiones y otras razones. [3] La mezcla E10 y las mezclas de menor contenido de etanol se han utilizado en varios países, y su uso ha sido impulsado principalmente por varias escaseces mundiales de energía que han tenido lugar desde la crisis del petróleo de 1973 .
Otras mezclas comunes incluyen E5 y E7. Estas concentraciones son generalmente seguras para motores recientes que deben funcionar con gasolina pura. A partir de 2006, se habían promulgado mandatos para mezclar bioetanol con combustibles para vehículos en al menos 36 estados / provincias y 17 países a nivel nacional, y la mayoría de los mandatos requerían una mezcla de 10 a 15% de etanol con gasolina. [4]
Una medida de los combustibles alternativos en los EE. UU. Es el " galón equivalente a gasolina " (GEG). En 2002, EE.UU. utilizó como combustible de motor etanol equivalente a 137.000 terajulios (TJ), la energía equivalente a 1,13 mil millones de galones estadounidenses (4,3 mil millones de litros) de gasolina. Esto fue menos del 1% del combustible total utilizado ese año. [5]
Se considera que el E10 y otras mezclas de etanol son útiles para disminuir la dependencia estadounidense del petróleo extranjero y pueden reducir las emisiones de monóxido de carbono (CO) entre un 20 y un 30% en las condiciones adecuadas. [6] Aunque el E10 reduce las emisiones de CO y gases de efecto invernadero como el CO 2 en un 2% estimado con respecto a la gasolina regular, puede causar aumentos en las emisiones de evaporación y algunos contaminantes dependiendo de factores como la edad del vehículo y las condiciones climáticas. [7] Según el Departamento de Energía de Filipinas, el uso de una mezcla de gasolina y etanol no superior al 10% no es perjudicial para los sistemas de combustible de los automóviles. [8] Generalmente, no se recomienda el uso en aviones de gasolina de automóvil que contenga alcohol (etanol o metanol). [9]
Disponibilidad
- El E10 se introdujo en todo el país en Tailandia en 2007 y reemplazó a la gasolina pura de 91 octanos en ese país en 2013. [10]
- El E10 está comúnmente disponible en el medio oeste de los Estados Unidos . También se ordenó su uso en todo el combustible estándar para automóviles en el estado de Florida a fines de 2010. [11] Debido a la eliminación gradual del MTBE como aditivo de gasolina y principalmente debido a los mandatos establecidos en la Ley de Política Energética de 2005 y la Ley de Seguridad e Independencia Energética de 2007 , las mezclas de etanol han aumentado en todo Estados Unidos y, para 2009, la participación de mercado del etanol en el suministro de gasolina de Estados Unidos alcanzó casi el 8% en volumen. [12] [13]
- La cadena de supermercados Tesco en el Reino Unido ha comenzado a vender una marca de gasolina E5 comercializada como súper sin plomo de 99 RON. [ cita requerida ] Su precio de venta es más bajo que las otras dos formas de alto octanaje sin plomo en el mercado, Shell's V-Power (99 RON) y BP's Ultimate (97 RON).
- Muchas estaciones de servicio en toda Australia ahora también venden E10, generalmente a unos centavos más barato por litro que el sin plomo normal. Se encuentra más comúnmente en todo el estado de Queensland debido a sus grandes regiones de cultivo de caña de azúcar. El uso de E10 también está subvencionado por el gobierno de Queensland. [ cita requerida ] Muchas estaciones de servicio se están retirando gradualmente o ya no ofrecen una opción de gasolina "Regular 91", sino que solo ofrecen Regular E10 (91 o 94 según la marca), Premium (95) y Premium (98), aunque Los productos sin plomo regulares todavía se encuentran comúnmente disponibles en Victoria y Nueva Gales del Sur.
- En Suecia , toda la gasolina de 95 octanos es E5, mientras que el estado del combustible de 98 octanos no está claro actualmente. [ cita requerida ] Las hojas de datos de productos de las principales cadenas de combustible no indican claramente el contenido de etanol de su gasolina de 98 octanos. A principios de mediados de la década de 1990, algunas cadenas de combustible vendieron E10. A partir de enero de 2011, se aplicará la Directiva sobre la calidad del combustible (Directiva 2009/30 / CE) mediante su transposición a la legislación de Suecia como miembro de los 27 estados miembros de la UE. [14]
- Desde enero de 2011, todo el combustible de 95 octanos en Finlandia es E10, y también está disponible el combustible de 98E5 octanos.
- En Mozambique se aprobó la mezcla obligatoria de etanol , pero no se ha especificado el porcentaje en la mezcla. [15]
- Sudáfrica aprobó una estrategia de biocombustibles en 2007 y ordenó una mezcla de etanol al 8% para 2013. [15]
- Una ley uruguaya de 2007 exige un mínimo del 5% de etanol mezclado con gasolina a partir de enero de 2015. [16] La monopolística estatal productora de combustibles ANCAP comenzó a mezclar gasolina premium con 10% de bioetanol en diciembre de 2009, que estará disponible en todo el país a principios de enero de 2010. [17] Las otras dos gasolinas seguirán más adelante en 2010.
- La República Dominicana tiene el mandato de mezclar el 15% de etanol para 2015. [4]
- Chile está considerando la introducción de E5 y Panamá , Bolivia y Venezuela de E10. [18]
Mezclas bajas en etanol utilizadas en todo el mundo (E5 a E25) | ||||||||||||
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País | Mezcla de etanol | Uso legal | País | Mezcla de etanol | Uso legal | País | Mezcla de etanol | Uso legal | Expresar | Mezcla de etanol | Expresar | Mezcla de etanol |
Países con mezclas obligatorias o disponibles para uso opcional | Unión Europea | Estados Unidos (estados donde solo es obligatorio) [n 1] | ||||||||||
Argentina [21] | Obligado [n 2] | Malawi [15] | Obligado [n 3] | Austria [22] | Opcional | Florida | Minnesota | |||||
Australia [23] | Opcional | México [18] | Obligado [n 4] | Dinamarca [22] | Opcional | Hawai | Misuri | |||||
Brasil [25] | Bajo mandato | Nueva Zelanda [26] | Opcional | Finlandia [27] | Bajo mandato | Iowa | Montana | |||||
Canadá [28] | Obligado [n 5] | Pakistán [29] | Opcional | Francia [30] [31] | Opcional | Kansas | Oregón | |||||
China [33] | Nueve provincias | Paraguay [34] | Bajo mandato | Alemania [35] | Opcional [n 7] | Luisiana | Washington | |||||
Colombia [36] | Obligado [n 8] | Perú [38] | Obligado [n 9] | Irlanda [40] | Bajo mandato | California [41] | ||||||
Costa Rica [42] [43] | Obligado [n 10] | Filipinas [46] | Bajo mandato | Países Bajos | Opcional | |||||||
India [47] | Bajo mandato | Tailandia [48] | E10 / E20 | Bajo mandato | Rumania [49] | Bajo mandato | ||||||
Jamaica [50] | Obligado [n 11] | Vietnam | E5 | Opcional | Suecia [22] | Bajo mandato | ||||||
Un estudio de 2011 realizado por el Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia no encontró prácticamente ninguna diferencia en el consumo de combustible en condiciones normales de conducción entre los grados de gasolina comercial 95E10 y 98E5 vendidos en Finlandia, a pesar de la percepción pública de que el consumo de combustible es significativamente mayor con 95E10. VTT realizó la prueba de comparación en condiciones controladas de laboratorio y sus mediciones mostraron que los autos probados usaron un promedio de 10.30 litros (2.27 imp gal; 2.72 US gal) de 95E10 por 100 km (62 mi), en contraposición a 10.23 litros (2.25 imp gal ; 2,70 galones estadounidenses) de 98E5 por 100 km (62 mi). La diferencia fue de 0,07 a favor del 98E5 en promedio, lo que significa que el uso de gasolina 95E10, que tiene un mayor contenido de etanol, aumenta el consumo en un 0,7%. Cuando se normalizan las medidas, la diferencia pasa a ser del 1,0%, resultado muy consistente con una estimación de los valores caloríficos basada en la composición aproximada del combustible, que resultó en un 1,1% a favor de E5. [51]
E15
E15 contiene un 15% de etanol y un 85% de gasolina. Esta es generalmente la proporción más alta de etanol a gasolina que se puede usar en vehículos recomendados por algunos fabricantes de automóviles para funcionar con E10 en los EE. UU. [52] [53] Esto se debe a la hidrofilia y al poder disolvente del etanol.
Como resultado de la Ley de Seguridad e Independencia Energética de 2007 , que exige un aumento en los combustibles renovables para el sector del transporte, el Departamento de Energía de EE. UU. Inició evaluaciones para determinar la viabilidad de usar mezclas intermedias de etanol en la flota de vehículos existente como una forma de permitir mayor consumo de combustible de etanol. [54] El Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) llevó a cabo pruebas para evaluar los impactos potenciales de las mezclas intermedias de etanol en vehículos heredados y otros motores. [54] [55] En un informe preliminar publicado en octubre de 2008, el NREL presentó los resultados de las primeras evaluaciones de los efectos de las mezclas de gasolina E10, E15 y E20 en el tubo de escape y las emisiones evaporativas, la durabilidad del catalizador y el motor, la capacidad de conducción del vehículo, el motor. operabilidad y materiales del motor y del vehículo. [54] [55] Este informe preliminar encontró que ninguno de los vehículos mostraba una luz indicadora de mal funcionamiento como resultado de la mezcla de etanol utilizada; no se observaron síntomas de obstrucción del filtro de combustible; no se observaron problemas de arranque en frío en condiciones de laboratorio de 24 ° C (75 ° F ) y 10 ° C (50 ° F ); y, como se esperaba, la tecnología informática disponible en los vehículos de modelos más nuevos se adapta al octanaje más alto, lo que provoca emisiones más bajas con mayor potencia y, en algunos casos, una mayor economía de combustible. [54]
En marzo de 2009, un grupo de presión de la industria del etanol, Growth Energy, solicitó formalmente a la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) que permitiera que el contenido de etanol en la gasolina se aumentara del 10% al 15%. Entre las organizaciones que realizaron estos estudios se encuentran el Departamento de Energía, el Estado de Minnesota, la Asociación de Combustibles Renovables , el Instituto de Tecnología de Rochester , el Centro de Investigación Automotriz de Minnesota y la Universidad de Estocolmo en Suecia. [56]
En octubre de 2010, la EPA otorgó una exención para permitir que hasta el 15% del etanol mezclado con gasolina se vendiera solo para automóviles y camionetas pickup ligeras con un año modelo 2007 o posterior, lo que representa aproximadamente el 15% de los vehículos en las carreteras de EE. UU. [57] [58] [59] En enero de 2011, la exención se amplió para autorizar el uso de E15 para incluir los modelos de vehículos de pasajeros de 2001 a 2006. La EPA también decidió no otorgar ninguna exención para el uso de E15 en motocicletas, vehículos pesados o motores fuera de carretera porque los datos de pruebas actuales no respaldan dicha exención. Según la Asociación de Combustibles Renovables, las exenciones E15 ahora cubren el 62% de los vehículos en la carretera en los EE. UU., Y el grupo de etanol estima que si todos los autos y camionetas de 2001 y más nuevos usaran E15, la pared de mezcla teórica para el uso de etanol sería aproximadamente 17.5 mil millones de galones (66.2 mil millones de litros) por año. La EPA todavía estaba estudiando si los autos más viejos pueden soportar una mezcla de etanol al 15%. [60] [61]
La exención de la EPA autoriza la venta de E15 solo del 15 de septiembre al 31 de mayo de una manguera negra y una manguera amarilla para vehículos de combustible flexible solo del 1 de junio al 14 de septiembre. Los minoristas han rechazado la infraestructura del edificio debido a los costosos requisitos reglamentarios que han creado un barrera práctica para la comercialización de la mezcla superior. La mayoría de las estaciones de combustible no tienen suficientes bombas para ofrecer la nueva mezcla, pocas bombas existentes están certificadas para dispensar E15 y no hay tanques dedicados disponibles para almacenar E15. Además, algunas regulaciones estatales y federales tendrían que cambiar antes de que E15 pueda venderse legalmente. [57] [58] La Asociación Nacional de Tiendas de Conveniencia, que representa a la mayoría de los minoristas de gasolina, considera que el potencial para la demanda real de E15 es pequeño, "porque la industria automotriz no está adoptando el combustible y no está ajustando sus garantías o recomendaciones para el combustible. tipo." Una posible solución a las barreras de la infraestructura es la introducción de bombas mezcladoras que permiten a los consumidores girar un dial para seleccionar el nivel de etanol, lo que también permitiría a los propietarios de automóviles de combustible flexible comprar combustible E85. [61]
En junio de 2011, la EPA, en cooperación con la Comisión Federal de Comercio , emitió su fallo final con respecto a la etiqueta de advertencia E15 que debe mostrarse en todos los surtidores de combustible E15 en los EE. UU. Para informar a los consumidores sobre qué vehículos pueden y qué vehículos y equipos no pueden usar. la mezcla E15. Tanto la Alianza de Fabricantes de Automóviles como la Asociación Nacional de Refinadores y Petroquímicos se quejaron de que depender únicamente de esta etiqueta de advertencia no es suficiente para proteger a los consumidores de la falta de combustible. [62] [63] En julio de 2012, una estación de servicio en Lawrence, Kansas se convirtió en la primera en los EE. UU. En vender la mezcla E15. El combustible se vende a través de una bomba mezcladora que permite a los clientes elegir entre E10, E15, E30 o E85, y estas últimas mezclas se venden solo a vehículos de combustible flexible . [64] A junio de 2013[actualizar], hay alrededor de 24 estaciones de servicio que venden E15 de las 180,000 estaciones en los EE . UU. [65]
En diciembre de 2010, varios grupos, incluida la Alianza de Fabricantes de Automóviles, el Instituto Estadounidense del Petróleo , la Asociación de Fabricantes Internacionales de Automóviles , la Asociación Nacional de Fabricantes Marinos, el Instituto de Equipos de Energía para Exteriores y la Asociación de Fabricantes de Comestibles , presentaron una demanda contra la EPA en la Corte de Apelaciones de los Estados Unidos para el Circuito del Distrito de Columbia . Los demandantes argumentaron que la EPA no tiene la autoridad para emitir una “exención parcial” que cubra algunos autos y no otros. Entre otros argumentos, los grupos argumentaron que la mezcla de etanol más alta no solo es un problema para los automóviles, sino también para las bombas de combustible y los tanques subterráneos que no están diseñados para la mezcla E15. También se argumentó que el aumento del etanol ha contribuido al gran salto en los precios del maíz en los últimos años. [66] [67] En agosto de 2012, la corte federal de apelaciones rechazó la demanda contra la EPA. El caso fue desestimado por una razón técnica, ya que el tribunal dictaminó que los grupos no tenían capacidad legal para impugnar la decisión de la EPA de emitir la exención para E15. [67] [68] En junio de 2013, la Corte Suprema de EE. UU. Se negó a escuchar una apelación de grupos de la industria que se oponían al fallo de la EPA sobre E15 y dejó que el fallo del tribunal de apelaciones federal de 2012 se mantuviera. [sesenta y cinco]
A noviembre de 2012[actualizar], las ventas de E15 no están autorizadas en California y, según la Junta de Recursos del Aire de California (CARB), la mezcla aún está pendiente de aprobación y, en una declaración pública, la agencia dijo que " llevaría varios años completar las pruebas del vehículo y desarrollo de reglas necesario para introducir un nuevo combustible de transporte en el mercado de California ". [69]
Según una encuesta realizada por la Asociación Estadounidense de Automóviles (AAA) en 2012, solo unos 12 millones de los más de 240 millones de vehículos ligeros en las carreteras de EE. UU. En 2012 están aprobados por los fabricantes y cumplen totalmente con la gasolina E15. Según la Asociación, BMW , Chrysler , Nissan , Toyota y Volkswagen advirtieron que sus garantías no cubrirán los daños relacionados con el E15. [70] A pesar de la controversia, para ajustarse a las regulaciones de la EPA, los vehículos modelo 2012 y 2013 fabricados por General Motors pueden usar combustible que contenga hasta un 15 por ciento de etanol, como se indica en los manuales del propietario del vehículo. Sin embargo, el fabricante de automóviles advirtió que para los modelos del año 2011 o vehículos anteriores, "recomiendan encarecidamente que los clientes de GM consulten los manuales del propietario para conocer la designación de combustible adecuada para sus vehículos". Ford Motor Company también está fabricando todos sus vehículos 2013 compatibles con E15, incluidos los eléctricos híbridos y los vehículos con motores Ecoboost . [71] También los Porsche fabricados desde 2001 están aprobados por su fabricante para usar E15. [70] Volkswagen anunció que para el año modelo 2014, toda su línea será compatible con E15. [72] Fiat Chrysler Automobiles anunció en agosto de 2015 que todos los vehículos Chrysler / Fiat , Jeep , Dodge y Ram modelo 2016 serán compatibles con E15. [73]
En noviembre de 2013, la Agencia de Protección Ambiental abrió a los comentarios del público su propuesta de reducir la cantidad de etanol requerida en el suministro de gasolina de EE. UU. Según lo ordenado por la Ley de Seguridad e Independencia Energética de 2007 . La agencia citó problemas con el aumento de la mezcla de etanol por encima del 10%. Este límite, conocido como el "muro de mezcla", se refiere a la dificultad práctica de incorporar cantidades crecientes de etanol en el suministro de combustible de transporte en volúmenes superiores a los logrados por la venta de casi toda la gasolina como E10. [74] [75]
HE15
Una mezcla de etanol hidratado al 15% y gasolina al 85%, hE15, se ha introducido en las estaciones de servicio públicas en los Países Bajos desde 2008. Las especificaciones de combustible de etanol en todo el mundo tradicionalmente dictan el uso de etanol anhidro (menos del 1% de agua) para la mezcla de gasolina. Esto da como resultado costos adicionales, uso de energía e impactos ambientales asociados con el paso de procesamiento adicional requerido para deshidratar el etanol hidratado producido por destilación (3,5-4,9% en volumen de agua) para cumplir con las especificaciones actuales de etanol anhidro. Un descubrimiento patentado revela que el etanol hidratado se puede utilizar eficazmente en la mayoría de las aplicaciones de mezcla de etanol / gasolina. [76] [77]
Según la especificación ANP brasileña, el etanol hidratado contiene hasta 4,9% en volumen de agua. En hE15, esto sería hasta 0,74% en volumen de agua en la mezcla total. La evidencia científica japonesa y alemana reveló que el agua es un inhibidor de la corrosión por etanol. [78]
Los experimentos muestran que el agua en el etanol combustible inhibe la corrosión seca. A 10,000 ppm de agua en los experimentos E50 de JARI y 3500 ppm de agua en los experimentos E20 de TU Darmstadt, la corrosión de alcoholato / alcóxido se detuvo. En el etanol combustible, esto se asemeja a 20.000 ppm o 2% en volumen en el caso de JARI y 5 x 3500 = 17.500 ppm de 1,75% en volumen en el caso de TU Darmstadt. Las observaciones concuerdan con el hecho de que el etanol hidratado es conocido por ser menos corrosivo que el etanol anhidro. El mecanismo de reacción será el mismo en mezclas de medios bajos. Cuando hay suficiente agua en el combustible, el aluminio reaccionará preferiblemente con agua para producir óxido de aluminio, reparando la capa protectora de óxido de aluminio, por lo que la corrosión se detiene. El alcoholato / alcóxido de aluminio no forma una capa de óxido apretada, por lo que la corrosión continúa. En otras palabras, el agua es fundamental para reparar los agujeros en la capa de óxido. Sobre la base de los resultados de Japón / Alemania, actualmente se propone un mínimo de 2% en volumen o 2,52% m / m de agua en la revisión de la especificación de etanol hidratado para mezclar con gasolina a niveles E10 +. La inyección de agua tiene efectos positivos adicionales sobre el rendimiento del motor (eficiencia termodinámica) y reduce las emisiones totales de CO2. [ cita requerida ]
En general, se espera que la transición del etanol anhidro al hidratado para la mezcla de gasolina contribuya de manera significativa a la competitividad de costos del etanol, el balance energético neto del ciclo del combustible, la calidad del aire y las emisiones de gases de efecto invernadero. [79]
El nivel de mezcla por encima del 10% (V / V) se elige tanto desde una perspectiva técnica (de seguridad) como para distinguir el producto en Europa de la gasolina normal sin plomo por razones de impuestos y claridad para el cliente. Las pruebas a pequeña escala han demostrado que muchos vehículos con tipos de motores modernos pueden funcionar sin problemas con esta mezcla de etanol hidratado. Los escenarios de tanque mixto con mezclas de etanol anhidro al 5% o al 10% de nivel no inducen la separación de fases. Como no se recomienda evitar la mezcla con E0, en particular a temperaturas extremadamente bajas, en sistemas logísticos y motores, se presenta una especificación separada para el uso controlado en un Acuerdo Técnico de los Países Bajos NTA 8115. La NTA 8115 está escrita para una aplicación mundial en el comercio y mezcla de combustible. [80]
E20, E25
Evolución histórica de las mezclas de etanol utilizadas en Brasil entre 1931 y 2010 (solo años seleccionados) | |||
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Año | Mezcla de etanol | Año | Mezcla de etanol |
1931 | E5 | 2003 | E20-25 |
1966 | E25 | 2004 | E20 |
1976 | E11 | 2005 | E22 |
1978 | E18-20-23 | 2006 | E20 |
1981 | E20-12-20 | 2007 | E23-25 |
1987-88 | E22 | 2008 [81] | E25 |
1993-1998 | E22 | 2009 [81] | E25 |
2000 | E20 | 2010 [82] | E20-25 |
2001 | E22 | 2011 [83] | E18-E25 |
2015 | E18-E27.5 | ||
Fuente: 1937–2007, JA Puerto Rico (2007), Cuadro 3.8, págs. 81–82 [84] Nota: La reducción de 2010 de E25 a E20 fue temporal y tuvo lugar entre febrero y abril. [82] El límite inferior se redujo del 20 al 18 por ciento en abril de 2011. [83] [85] |
El E20 contiene un 20% de etanol y un 80% de gasolina, mientras que el E25 contiene un 25% de etanol. Estas mezclas se han utilizado ampliamente en Brasil desde finales de la década de 1970. [84] Como respuesta a la crisis del petróleo de 1973 , el gobierno brasileño hizo obligatoria la mezcla de combustible de etanol con gasolina, fluctuando entre el 10% y el 22% desde 1976 hasta 1992. [84] Debido a esta mezcla mínima obligatoria de gasolina, la gasolina pura (E0) ya no se vende en Brasil. En octubre de 1993 se aprobó una ley federal que establece una mezcla obligatoria de etanol anhidro al 22% (E22) en todo el país. Esta ley también autorizó al Ejecutivo a fijar diferentes porcentajes de etanol dentro de límites preestablecidos, y desde 2003 estos límites se fijaron en un máximo de 25% (E25) y un mínimo de 20% (E20) por volumen. [25] [84] Desde entonces, el gobierno ha establecido el porcentaje de la mezcla de etanol de acuerdo con los resultados de la cosecha de caña de azúcar y la producción de etanol a partir de la caña de azúcar, lo que resulta en variaciones de la mezcla incluso dentro del mismo año. [84]
Desde el 1 de julio de 2007, la mezcla obligatoria se estableció en el 25 por ciento de etanol anhidro (E25) por decreto ejecutivo, [81] y esta ha sido la mezcla de gasolina estándar vendida en todo Brasil la mayor parte del tiempo a partir de 2011. [86] Sin embargo, , como resultado de la escasez de suministro y los altos precios del combustible de etanol resultantes, 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. [82] [87] A medida que los precios volvieron a subir abruptamente Debido a la escasez de suministro que se produjo nuevamente entre las temporadas de cosecha de 2010 y 2011, se tuvo que importar algo de etanol de los Estados Unidos, y en abril de 2011, el gobierno redujo la mezcla mínima obligatoria al 18%, dejando el rango de mezcla obligatoria entre E18 y E25. [83] [85]
Todas las automotrices brasileñas han adaptado sus motores de gasolina para que funcionen sin problemas con esta gama de mezclas, por lo que todos los vehículos de gasolina están construidos para funcionar con mezclas de E20 a E25, definidas por la ley local como "gasolina común tipo C". [88] [89] Algunos vehículos pueden funcionar correctamente con concentraciones más bajas de etanol, pero con algunas excepciones, no pueden funcionar sin problemas con gasolina pura, lo que provoca que el motor golpee , como lo han demostrado los vehículos que viajan a países vecinos de América del Sur. [90] Los vehículos de combustible flexible , que pueden funcionar con cualquier tipo de gasolina E20-E25 hasta proporciones de 100% de etanol hidratado (E100 o etanol hidratado), [91] se comercializaron por primera vez a mediados de 2003. En julio de 2008, el 86% de todos los vehículos ligeros nuevos vendidos en Brasil eran de combustible flexible y solo dos fabricantes de automóviles fabrican modelos con un motor de combustible flexible optimizado para funcionar con gasolina pura (E0): Renault con los modelos Clio , [90] [92] Símbolo , Logan , Sandero y Mégane , y Fiat con el Siena Tetrafuel . [93] [94]
Tailandia introdujo el E20 en 2008, [95] pero la escasez de suministro de etanol a mediados de 2008 provocó un retraso en la expansión de la red de estaciones de servicio E20 en el país. [96] A mediados de 2010, 161 estaciones de servicio vendían E20, y las ventas han aumentado un 80% desde abril de 2009. [97] El rápido crecimiento de la demanda de E20 se debe a que la mayoría de los modelos de vehículos lanzados desde 2009 eran compatibles con E20 y las ventas de Se espera que el E20 crezca más rápido una vez que más fabricantes de automóviles locales comiencen a producir automóviles pequeños, compatibles con E20 y de bajo consumo. El gobierno tailandés está promoviendo el uso de etanol a través de subsidios, ya que el etanol cuesta cuatro baht por litro más que la gasolina. [97]
Una ley estatal aprobada en Minnesota en 2005 ordenó que el etanol comprenda el 20% de toda la gasolina vendida en este estado estadounidense a partir de 2013. Se han realizado pruebas exitosas para determinar el rendimiento bajo E20 de los vehículos actuales y equipos dispensadores de combustible diseñados para E10. [98] Sin embargo, este mandato se retrasó posteriormente hasta 2015 y nunca entró en vigor porque la EPA federal aún no ha autorizado el uso de E20 como reemplazo de la gasolina.
Un estudio encargado por BP y publicado en septiembre de 2013, concluyó que el uso de biocombustibles avanzados en el Reino Unido, y en particular el etanol celulósico E20 , es una forma más rentable de reducir las emisiones que el uso de vehículos eléctricos enchufables (PEV) en el mercado. plazo hasta 2030. El estudio también encontró que el uso de mezclas más altas de biocombustibles es complementario a los vehículos eléctricos híbridos (HEV) y los híbridos enchufables (PHEV). Los vehículos eléctricos de batería (BEV) pueden generar grandes ahorros de CO 2 con una red eléctrica descarbonizada, pero se espera que tengan costos significativamente más altos que los vehículos con motor de combustión interna y los automóviles híbridos para 2030, ya que se espera que estos últimos sean los modelos más populares para 2030. Según el estudio, en 2030 una mezcla E20 en un HEV puede lograr un ahorro de emisiones del 10% en comparación con un HEV que funciona con E5, por una prima anual de costo de combustible de £ 13 GB en comparación con un costo anual de £ 195 GB por un coche totalmente eléctrico. [99] [100]
E70, E75
El E70 contiene un 70% de etanol y un 30% de gasolina, mientras que el E75 contiene un 75% de etanol. Estas mezclas de invierno se utilizan en los Estados Unidos y Suecia para vehículos de combustible flexible E85 durante el clima frío, pero aún se venden en el surtidor etiquetado como E85 . [102] La reducción estacional del contenido de etanol a una mezcla de invierno E85 es obligatoria para evitar problemas de arranque en frío a bajas temperaturas. [102] [103]
En los EE. UU., Esta reducción estacional del contenido de etanol a E70 se aplica solo en regiones frías, donde las temperaturas caen por debajo de 32 ° F (0 ° C ) durante el invierno. [104] [105] En Wyoming, por ejemplo, E70 se vende como E85 de octubre a mayo. [102] [106] En Suecia, todos los vehículos de combustible flexible E85 utilizan una mezcla de invierno E75. [103] Esta mezcla se introdujo desde el invierno de 2006-07 y el E75 se utiliza desde noviembre hasta marzo. [107]
Para temperaturas por debajo de -15 ° C (5 ° F ), todos los vehículos flexibles E85 requieren un calentador del bloque del motor para evitar problemas de arranque en frío. [107] El uso de este dispositivo también se recomienda para vehículos de gasolina cuando las temperaturas caen por debajo de −23 ° C (−9 ° F ). [108] Otra opción cuando se espera un clima extremadamente frío es agregar más gasolina pura en el tanque, reduciendo así el contenido de etanol por debajo de la mezcla de invierno E70, o simplemente no usar E85 durante períodos de temperaturas extremadamente bajas. [107] [108]
E85
E85, una mezcla de 85% de etanol y ~ 15% de gasolina, es generalmente la mezcla de combustible de etanol más alta que se encuentra en los Estados Unidos y varios países europeos, particularmente en Suecia, ya que esta mezcla es el combustible estándar para vehículos de combustible flexible . Esta mezcla tiene un octanaje de 108, sin embargo, la molécula de etanol también lleva consigo un átomo de oxígeno , mientras que la gasolina no lo hace, requiriendo efectivamente que el motor de combustión interna ingiera menos aire por unidad de volumen por su propia voluntad, lo que reduce pérdidas de bombeo, y aumenta aún más la reacción química exotérmica . El combustible de etanol se considera, aunque no se conoce ampliamente, como una forma de "sobrealimentación química", similar a la del óxido nitroso (N2O) y el nitrometano (CH3NO2).
El límite del 85% en el contenido de etanol se estableció para reducir las emisiones de etanol a bajas temperaturas y evitar problemas de arranque en frío durante el clima frío, a temperaturas inferiores a 11 ° C (52 ° F). [104] Se utiliza una reducción adicional en el contenido de etanol durante el invierno en regiones donde las temperaturas caen por debajo de 0 ° C (32 ° F) [105] y esta mezcla se llama Winter E85, ya que el combustible todavía se vende con la etiqueta E85 . En algunas regiones de los EE. UU. Se exige una mezcla de invierno de E70, [102] [106] mientras que Suecia exige la E75. [103] [107] Algunas regiones de los Estados Unidos permiten ahora que el E51 (51% de etanol, 49% de gasolina) se venda como E85 en los meses de invierno.
En octubre de 2010, cerca de 3.000 bombas de combustible E85 estaban en Europa, lideradas por Suecia con 1.699 estaciones de servicio. [109] [110] Los Estados Unidos tenían 3.354 bombas de combustible públicas E85 ubicadas en 2.154 ciudades en agosto de 2014, principalmente concentradas en el Medio Oeste . [111]
Tailandia introdujo el combustible E85 a fines de 2008 y, a mediados de 2010, solo estaban disponibles cuatro estaciones de servicio E85, con planes de expandirse a 15 estaciones para 2012. [97]
Una restricción importante que obstaculiza las ventas de vehículos flexibles E85 o el abastecimiento de combustible con E85 es la infraestructura limitada disponible para vender E85 al público, ya que en 2014 solo el 2 por ciento de las estaciones de servicio de motor ofrecían E85, [112] frente al 1 por ciento en 2011. [113] A noviembre de 2015[actualizar], solo había 3.218 estaciones de servicio de gasolina que vendían E85 al público en todo Estados Unidos, [114] mientras que alrededor de 156.000 puntos de venta minorista de combustible para motores no ofrecen la mezcla E85. [112] El número de E85 aumentó de 1.229 en 2007 a 2.442 en 2011, pero solo aumentó un 7% entre 2011 y 2013, cuando el total llegó a 2.625. [112] Existe una gran concentración de estaciones E85 en los estados de Corn Belt , y en noviembre de 2015[actualizar], el estado líder es Minnesota con 274 estaciones, seguido de Michigan con 231, Illinois con 225, Iowa con 204, Indiana con 188, Texas con 181, Wisconsin con 152 y Ohio con 126. Solo ocho estados no tienen E85 disponible para el público, Alaska , Delaware , Hawaii , Montana , Maine , New Hampshire , Rhode Island y Vermont . [115] La principal limitación para una expansión más rápida de la disponibilidad de E85 es que requiere tanques de almacenamiento dedicados en las estaciones de servicio, [108] a un costo estimado de 60 000 dólares EE.UU. por cada tanque de etanol dedicado. [116] Un estudio realizado por el Departamento de Energía de Estados Unidos concluyó que cada estación de servicio en Estados Unidos podría convertirse para manejar E85 a un costo de $ 3.4 mil millones a $ 10.1 mil millones.
ED95
ED95 designa una mezcla de 95% de etanol y 5% de mejorador de ignición; se utiliza en motores diesel modificados donde se utiliza una alta compresión para encender el combustible, [117] en contraposición al funcionamiento de los motores de gasolina, donde se utilizan bujías . Este combustible fue desarrollado por el productor sueco de etanol SEKAB . [117] Debido a las altas temperaturas de ignición del etanol puro, la adición de un mejorador de ignición es necesaria para que el motor diesel funcione correctamente . Un motor diesel que funciona con etanol también tiene una relación de compresión más alta y un sistema de combustible adaptado.
Este combustible se ha utilizado con éxito en muchos autobuses Scania suecos desde 1985, que ha producido alrededor de 700 autobuses de etanol, más de 600 de ellos a ciudades suecas, y más recientemente también ha entregado autobuses de etanol para servicio comercial en Gran Bretaña, España e Italia. , Bélgica y Noruega. [118] En junio de 2010, Estocolmo tiene la mayor flota de autobuses de etanol ED95 del mundo. [118] [119]
A partir de 2010, el motor sueco ED95 se encuentra en su tercera generación y ya ha cumplido con la normativa de emisiones Euro 5 , sin ningún tipo de postratamiento de los gases de escape. El motor de etanol también está siendo certificado como vehículo ambientalmente mejorado (EEV) en el municipio de Estocolmo. La norma EEV aún no tiene fecha de entrada en vigor en Europa y es más estricta que la norma Euro 5. [120]
Nottingham se convirtió en la primera ciudad de Inglaterra en operar un servicio regular de autobuses con vehículos alimentados con etanol. Tres autobuses ED95 de un piso entraron en servicio regular en la ciudad en marzo de 2008. Poco después, Reading también introdujo los autobuses ED95 de dos pisos. [121]
Bajo los auspicios del proyecto Bioetanol para el transporte sostenible , más de 138 autobuses ED95 de bioetanol formaron parte de una prueba de demostración en cuatro ciudades, tres en Europa y una en Brasil, entre 2006 y 2009. [2] [122] [123] A En Estocolmo operaron un total de 127 autobuses ED95 , cinco en Madrid , tres en La Spezia y uno en Brasil. [2] En Brasil, el primer autobús Scania ED95 con un motor diesel modificado se introdujo como prueba en la ciudad de São Paulo en diciembre de 2007, y desde noviembre de 2009, dos autobuses ED95 estaban en servicio regular. [123] [124] [125] [126] El proyecto de prueba brasileño duró tres años y el rendimiento y las emisiones fueron monitoreados por el Centro Nacional de Referencia de Biomasa (CENBIO - Portugués : Centro Nacional de Referência em Biomassa ) en la Universidade de São Paulo . [127]
En noviembre de 2010, el gobierno municipal de la ciudad de São Paulo firmó un acuerdo con UNICA , Cosan , Scania y Viação Metropolitana , un operador de autobuses local, para introducir una flota de 50 autobuses ED95 a etanol para mayo de 2011. Scania fabrica el motor del autobús y chasis en su planta ubicada en São Bernardo do Campo , São Paulo, utilizando la misma tecnología y combustible que los autobuses ED95 que ya operan en Estocolmo . La carrocería del bus es un CAIO brasileño. [128] [129] Los primeros autobuses propulsados por etanol se entregaron en mayo de 2011 y los 50 autobuses comenzarán su servicio regular en junio de 2011 en la región sur de São Paulo. [127] Los 50 autobuses ED95 tuvieron un costo de R $ 20 millones ( US $ 12,3 millones ) y debido al mayor costo del combustible ED95 y al menor contenido energético del etanol en comparación con el diésel, una de las empresas participantes en la cooperación. acuerdo, Raísen (una empresa conjunta entre Royal Dutch Shell y Cosan ), suministra el combustible al municipio al 70% del precio de mercado del diesel regular. [127] [130]
E100
E100 es combustible de etanol puro . El etanol hidratado puro como combustible de automoción se ha utilizado ampliamente en Brasil desde finales de la década de 1970 para vehículos de etanol puro [84] [131] y, más recientemente, para vehículos de combustible flexible. [132] [133] El combustible de etanol utilizado en Brasil se destila cerca de la mezcla azeotrópica de 95,63% de etanol y 4,37% de agua (en peso), que es aproximadamente 3,5% de agua en volumen. [134] El azeótropo es la concentración más alta de etanol que se puede lograr mediante una simple destilación fraccionada . La concentración máxima de agua de acuerdo con la especificación ANP es 4.9% vol. (Aproximadamente 6.1% en peso) [135] La nomenclatura E no se adopta en Brasil, pero el etanol hidratado se puede etiquetar como E100, lo que significa que no tiene gasolina, porque el contenido de agua no es un aditivo, sino un residuo del proceso de destilación. Sin embargo, algunos autores también denominan etanol hidratado puro E95. [136] [137]
El primer vehículo comercial capaz de funcionar con etanol puro fue el Ford Modelo T , producido desde 1908 hasta 1927. Estaba equipado con un carburador con chorro ajustable, que permitía el uso de gasolina o etanol, o una combinación de ambos. [108] [138] [139] [140] En ese momento, otros fabricantes de automóviles también proporcionaban motores para el uso de combustible de etanol. [108] Posteriormente, y como respuesta a las crisis energéticas de 1973 y 1979 , se lanzó en el mercado brasileño el primer vehículo moderno capaz de funcionar con etanol hidratado puro (E100), el Fiat 147 , [141] después de probarlo con varios prototipos desarrollado por las filiales brasileñas de Fiat , Volkswagen , General Motors y Ford . [131] A septiembre de 2012[actualizar], había 1,1 millones de vehículos limpios de etanol todavía en uso en Brasil. [142] Desde 2003, los vehículos brasileños de combustible flexible más nuevos pueden funcionar con etanol hidratado puro (E100) o mezclarse con cualquier combinación de gasolina E20 a E27.5 [132] [133] (una mezcla hecha con etanol anhidro), la mezcla obligatoria nacional. [25] [81] A septiembre de 2012[actualizar], había 17,1 millones de vehículos de combustible flexible circulando por las carreteras brasileñas. [142]
El E100 impone una limitación al funcionamiento normal del vehículo, ya que la menor presión de evaporación del etanol (en comparación con la gasolina) causa problemas cuando el motor arranca en frío a temperaturas inferiores a 15 ° C (59 ° F ). [143] Por esta razón, tanto los vehículos de etanol puro como los de combustible flexible E100 están construidos con un pequeño depósito de gasolina adicional dentro del compartimiento del motor para ayudar a arrancar el motor cuando está frío inyectando gasolina inicialmente. Una vez arrancado, el motor se vuelve a poner en etanol. [143] Se desarrolló una generación mejorada de motores de combustible flexible para eliminar la necesidad del tanque de gasolina secundario al calentar el combustible de etanol durante el arranque, [144] [145] y permitirles arrancar a temperaturas tan bajas como -5 ° C ( 23 ° F ), [146] la temperatura más baja esperada en todo el territorio brasileño. [147] El Polo E-Flex , lanzado en marzo de 2009, fue el primer modelo de combustible flexible sin tanque auxiliar para arranque en frío. El sistema de calentamiento, llamado Flex Start, fue desarrollado por Robert Bosch GmbH . [148] [149]
Los fabricantes de automóviles suecos han desarrollado motores con capacidad solo para etanol para el nuevo Saab Aero X BioPower 100 Concept E100, con un motor V6 que funciona íntegramente con bioetanol E100, [150] [151] y la edición limitada del Koenigsegg CCXR , una versión de El CCX se convirtió para usar E85 o E100, así como gasolina estándar de 98 octanos, y actualmente es el vehículo de combustible flexible más rápido y poderoso con su V8 doble sobrealimentado que produce 1018 hp cuando funciona con biocombustible, en comparación con los 806 hp del 91 - gasolina sin plomo de octano . [152] [153]
La mayor eficiencia de combustible del E100 (en comparación con el metanol) en los autos de carreras de alto rendimiento dio como resultado que las 500 carreras de Indianápolis en 2007 y 2008 se corrieran con etanol de grado combustible al 100%. [154]
Limitaciones de uso
Modificaciones a motores
El uso de mezclas de etanol en vehículos de gasolina convencionales está restringido a mezclas bajas, ya que el etanol es corrosivo y puede degradar algunos de los materiales en el motor y el sistema de combustible. Además, el motor debe ajustarse para una relación de compresión más alta en comparación con un motor de gasolina pura para aprovechar el mayor contenido de oxígeno del etanol, lo que permite una mejora en la eficiencia del combustible y una reducción de las emisiones del tubo de escape. [101] La siguiente tabla muestra las modificaciones necesarias para que los motores de gasolina funcionen sin problemas y sin degradar ningún material. Esta información se basa en las modificaciones realizadas por la industria automotriz brasileña al inicio del programa de etanol en ese país a fines de la década de 1970, y refleja la experiencia de Volkswagen do Brasil . [155]
Las desventajas de las mezclas de combustible de etanol cuando se usan en motores diseñados exclusivamente para gasolina incluyen un menor consumo de combustible, corrosión del metal, deterioro de los componentes del sistema de combustible de plástico y caucho, sistemas de combustible obstruidos, inyectores de combustible y carburadores, deslaminación de los tanques de combustible compuestos, acumulación de barniz en el motor piezas, componentes internos del motor dañados o destruidos, absorción de agua, separación de las fases del combustible y reducción de la vida útil del almacenamiento del combustible. [156] [157] [158] Muchos fabricantes importantes de automóviles, barcos, motocicletas, equipos de césped, generadores y otros fabricantes de motores de combustión interna han emitido advertencias y precauciones sobre el uso de gasolinas mezcladas con etanol de cualquier tipo en sus motores, [159 ] y la Administración Federal de Aviación y los principales fabricantes de motores de aviación han prohibido el uso de gasolinas automotrices mezcladas con etanol en aeronaves ligeras debido a problemas de seguridad por daños en el sistema de combustible y el motor. [156] [157] [158] [160]
Ajustes necesarios en los motores de gasolina para hacer frente a diferentes mezclas de combustible de etanol | ||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Mezcla de etanol | Carburador | Inyección de combustible | Bomba de combustible | Dispositivo de presión de combustible | Filtro de combustible | Sistema de encendido | Sistema evaporativo | Tanque de combustible | Conversor catalítico | Motor básico | Aceite de motor | Colector de admisión | Sistema de escape | Sistema de arranque en frio |
≤ 5% | Modificaciones no necesarias para ningún vehículo | |||||||||||||
E5 a E10 | Las modificaciones no son necesarias para los vehículos desde aproximadamente 1987-92 | |||||||||||||
E10 hasta E25 | Vehículos especialmente diseñados | |||||||||||||
E25 hasta E85 | Vehículos especialmente diseñados | |||||||||||||
E85 a E100 | Vehículos especialmente diseñados | |||||||||||||
Fuente: Joseph (2007) en The Royal Society (2008), " Biocombustibles sostenibles: perspectivas y desafíos , págs. 35-36". [101] |
Otras desventajas
Ver también
- Combustible de butanol
- Combustible de etanol
- Balance energético del combustible de etanol
- Combustible de etanol en Brasil
- Biocombustible en Suecia
- Combustible de etanol en los Estados Unidos
- Alimentos contra combustible
- Impactos indirectos de los biocombustibles en el cambio de uso de la tierra
- Lista de vehículos de combustible flexible por fabricante de automóviles
Notas
- ^ Aunque solo son obligatorias en 10 estados, las mezclas de etanol en los EE. UU. Están disponibles en otros estados como opcionales o se agregan sin ningún etiquetado, lo que hace que las mezclas E estén presentes en dos tercios del suministro de gasolina de EE. UU. [19] [20]
- ^ La mezcla real está sujeta a la disponibilidad de etanol. La mezcla para 2010 fue del 2,7% y se espera que alcance el 4,5% en 2011 [21]
- ^ La mezcla real está sujeta a la disponibilidad de etanol.
- ^ Iniciado a finales de 2011 en Guadalajara . Programado para Monterrey y Ciudad de México en 2012. [24]
- ^ A partir del 15 de diciembre de 2010. [28]
- ^ El estado de Oregon eximió la gasolina premium sin plomo (91 octanos o más) del mandato de etanol al 10% para uso en carreteras desde enero de 2010. [32]
- ^ E5 está programado para ser eliminado en 2013
- ^ En Colombia la combinación obligatoria se aplicó solo en ciudades con más de 500.000 habitantes. [37]
- ^ La mezcla real es etanol al 7,8% (E8) y es obligatoria solo en determinadas regiones. Las ventas de E8 comenzaron en abril de 2010 en nueve regiones del norte de Perú y en julio de 2011 en elárea metropolitana de Lima-Callao . [39]
- ^ Se pospuso la mezcla obligatoria programada para 2009. Las ventas de E7 continúan en la región de prueba original en la provincia de Guanacaste y en seis municipios de la provincia de Puntarenas . [44] Disponibilidad a nivel nacional reprogramada para comenzar en junio de 2012. [45]
- ^ Desde el 1 de noviembre de 2008 estuvo disponible en algunas ciudades y será obligatorio en mayo de 2009.
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enlaces externos
- Bioenergywiki: Objetivos de combustibles renovables en bioenergywiki. Vea aquí una lista completa de mezclas obligatorias que entrarán en vigor en varios países y regiones en 2010 y en adelante.
- Informe anual de combustibles NACS 2011