COMBUSTIBLES ALTERNATIUS

Oscar Bosch Hernández

Victor Micó Biosca

Laura Ochoa Delgado

Carles Talens Sebastià

Professora:

Isabel Morera Bertomeu

ÍNDEX

• Introducció• Biomassa

• Biodièsel• Bioalcohols• Biogàs

• Hidrogen• Cel·les de combustible

INTRODUCCIÓ

• L’Energia és una necessitat bàsica de la societat actual, i la població augmenta, per tant hi ha un augment del consum.

• La principal font d’energia són els combustibles fòssils. Contaminants, majoritàriament CO2.

• Alternativa: biomassa i hidrogen entre altres.• Diversificar les fonts d’energia reduir el consum energètic.

BIOMASSA

Què és?

Material orgànic d'origen vegetal i animal que pot ser transformat per a generar energia elèctrica, combustibles i productes orgànics.

Tipus:• Biodièsel• Bioalcohols• Biogàs

BIODIÈSEL• Què és? Biocombustible obtés de olis i greixos.

Característiques semblants a les del gasoil. És una alternativa als combustibles fòssils.

• Obtenció: A partir de èsters metílics i de àcids grassos unit a un alcohol (metanol), en presència de catalitzador.

• Procés: transesterificació. Hi ha excés de triglicèrids i glicerina. S'acceptarà el biodièsel que s’ajuste a la norma ASTM PS 121.

Tipus de biodièsel segons la matèria prima utilitzada:• SME (soya methyl ester): éster metílic de oli

de soja o gira-sol.• RME (rape methyl ester): éster metílic de oli

de colza.• PME (palm methyl ester): éster metílic de oli

de palma.• FAME (fatty acid methyl ester): éster metílic de

àcids grassos.

BIODIÈSEL

Producció i aplicacions• Producció extensa per la UE

per a l’automoció, creant gasoil BD-5, BD-30. Utilitzem una mescla ja que el BD-100 es perjudicial per als productes plàstics dels automòbils.

• A més de l’ús com a combustible, també s’utilitza en la industria de lubricants i química orgànica.

BIODIÈSEL

BIODIÈSELAvantatges

• Menys emissions de gasos contaminants

• Biodegradable, no tòxic, lubricant.

• Compatible amb la majoria de motors dièsel.

• Obtingut a partir de font renovable.

• Cultius com matèria prima evita la erosió del sòl.

• Millora l’abastiment de energia regional.

Inconvenients • Menor quantitat d’energia

que el gasoil. Motors no adaptats.

• Es necessari el metanol, derivat del petroli.

• Producció més cara.• Requereix grans

superfícies de cultius.• Cultius de biodièsel poden

competir amb cultius d’alimentació.

BIOALCOHOLMETANOL (CH3OH)

• S’obtenia mitjançant la destil·lació de la fusta. Actualment s’obté mitjançant el gas de síntesi (tema d’alcohols, èters i epòxids)

• S’utilitza en cel·les de combustible i com a combustible alternatiu en vehicles

• Menor ΔH que la gasolina• Alcohol molt tòxic. La seua utilització en vehicles es deguda al

seu alt índex d’octà• Poques emissions de gasos d’efecte hivernacle

BIOETANOL (C2H5OH)

• S’obté a partir de la fermentació de la glucosa• Líquid inflamable i incolor. Alt índex d’octà.• Millors característiques que el metanol (menys tòxic, més soluble

en la gasolina)

BIOALCOHOLS - BIOETANOLAplicacions més importants• Mescla gasolina + bioetanol (10%) = GASOHOL• Mescla gasolina + bioetanol (15%) = E-85• ETBE (etil ter-butil èter), additiu de la gasolina (IO = 120)• Mescla amb additius per a millorar la ignició del dièsel

Avantatges• Una forma d’energia

obtinguda a partir de fonts renovables

• Alt índex d’octà.• Amb gasolina, menors

emissions de gasos contaminants

Inconvenients• Poc rendiment en un

motor d’explosió• Balanç energètic negatiu• Encariment dels cultius

Desforestació

BIOALCOHOLS - BIOGÀSMescla de gasos que es generen en la descomposició de la matèria orgànica (en condicions anaeròbiques)

S’obté de:• Residus d’explotacions ramaderes• Part orgànica dels residus urbans• Residus industrials biodegradables• Fangs de depuració de aigües residuals urbanes

Composició• CH4 (55-70%)• CO2 (35-40%)

• N2 (0,5-5%)• H2S (0,1%)• H2 (1-3%)

AVANTATGES I INCONVENIENTS DEL ÚS DE LA BIOMASSA

Inconvenients:• Processos costosos y

poc competitius en el mercat.

• Grans superfícies de terreny per al cultiu.

• Al potenciar monocultius intensius -> desequilibri ecològic.

Avantatges:• No increment del del

S• Reducció de la

dependència del petroli.

• Aprofitament de residus o excedents agrícoles.

PERSPECTIVES FUTURES PER A LA OBTENCIÓ DE BIOCOMBUSTIBLES

• Per a no interferir el sector alimentari, utilitzar cultius energètics com plantes oleaginoses (Jatrofa).

• Jatrofa: creix en terres àrides, necessitat de poca aigua, suporta temperatures fins els 40ºC.

• Cel·lulosa, molt abundant en la natura, per a la obtenció de etanol.

• Fonts de obtenció de cel·lulosa: residus agrícoles, sòlids urbans, residus forestals…

• Algues: altra font de obtenció de biocombustibles.• Les algues: creixen en aigües residuals o en el mar,

utilitzen CO2 y llum solar per a créixer.• Transformar la biomassa en gas de síntesis: mescla de

hidrocarburs similars a la gasolina.

HIDROGEN

Què és?• Gas molt abundant en la terra

(H2O, hidrocarburs, biomassa, etc.)• No font primària → s’ha d’obtindre.• Gas incolor, inodor, altament inflamable i no

tòxic.

Característiques Hidrogen Gasolina Metà

Poder cal. (KJ/g) 120 43 50

Densitat g (Kg/Nm³) 0,09 - 0,20

Densitat liq (Kg/L) 0,07 0,73 -

Emisions CO2 (mg/kg) 0 80 55

OBTENCIÓ DEL HIDROGEN• Reformat gas natural + vapor d’aigua (76%)

CH2(g) +H2O(g) → CO(g) + 3H2(g)

CO(g) + H2O(g) → CO2(g) + H2(g)

• Electròlisi de l’aigua2H2O(l) + Energia → 2H2(g) + O2

• Producció en automòbil (3 formes):1. CH3OH + ½ O2 → CO2 + 2H2

2. CH3OH + H2O → CO2 + 3H2

3. CH3OH → CO + 2H2

PRODUCCIÓ I APLICACIONS DE L’HIDROGENMatèria prima per a l'industria:• Amoníac• Àcid nítric• Metanol• Industria del refinament

Combustible• 𝐻2+ ½ O2 → H2O (l) + Calor • Molta energia• Viable

Avantatges• Combustible mes net ja

que desprèn aigua.• És el combustible amb

mes energia per unitat de pes.

• Hidrogen i Oxigen produeixen electricitat directament a les cel·les de combustible.

• No és tòxic, ni contaminant.

Inconvenients• No es troba de forma

directa.• Balanç energètic negatiu.• Obtenció liquida molt

costosa (-253ºC).• Mes difícil de transportar

mitjançant gasoductes que altres gasos.

• Emmagatzematge i transport complicat.

• Altament inflamable.

HIDROGEN

CEL·LES DE COMBUSTIBLEDispositius on l’energia alliberada en la combustió es converteix en energia elèctrica.

Cel·la de combustiblehidrogen- oxigen.• Baixa temperatura• Genera un voltatge de 1V

Altres cel·les de combustible• PEM (polimèrica): Temperatures baixes, oxidació del

hidrogen en el ànode, reducció del oxigen en el càtode.• DMFC ( metanol).

CEL·LES DE COMBUSTIBLE

MESURES PER REDUIR GASOS D'EFECTE HIVERNACLE

• Reemplaçar carbó per gas natural.• Augment de la producció energètica que prové de les

instal·lacions solars.• No desforestació mundial.• Augment de la producció de biocombustibles.• Més us de la energia nuclear per a energia elèctrica.• Augment del rendiment dels automòbils.• Adoptar sistemes de captura i emmagatzenament de

diòxid de carboni.• Optimitzar el consum energètic i disminuir l’efecte

hivernacle.

BIBLIOGRAFIA

• Química orgànica: Principals aplicacions industrials. Ed. Universitat Politècnica de valència

• Imatges de Google