EL COMBUSTIBLE

El Combustible es cualquier material capaz de liberar energía cuando se quema, y luego cambiar o transformar su estructura química. Supone la liberación de una energía de su forma potencial a una forma utilizable (por ser una reacción química, se conoce como energía química). En general se trata de sustancias susceptibles de quemarse, pero hay excepciones que se explican a continuación.

                                                       

Hay varios tipos de combustibles. Entre los combustibles sólidos se incluyen el carbón, la madera y la turba. El carbón se quema en calderas para calentar agua que puede vaporizarse para mover máquinas a vapor o directamente para producir calor utilizable en usos térmicos (calefacción). La turba y la madera se utilizan principalmente para la calefacción doméstica e industrial, aunque la turba se ha utilizado para la generación de energía y las locomotoras que utilizaban madera como combustible eran comunes en el pasado.

Entre los combustibles fluidos, se encuentran los líquidos como el gasóleo, el queroseno o la gasolina (o nafta) y los gaseosos, como el gas natural o los gases licuados de petróleo (GLP), representados por el propano y el butano. Las gasolinas, gasóleos y hasta los gases, se utilizan para motores de combustión interna.

En los cuerpos de los animales, el combustible principal está constituido por carbohidratos, lípidos, proteínas, que proporcionan energía para los músculos, el crecimiento y los procesos de renovación y regeneración celular.

Se llaman también combustibles a las sustancias empleadas para producir la reacción nuclear en el proceso de fisión, cuando este proceso no es propiamente una combustión.

Tampoco es propiamente un combustible el hidrógeno, cuando se utiliza para proporcionar energía (y en grandes cantidades) en el proceso de fusión nuclear, en el que se funden atómica mente dos átomos de hidrógeno para convertirse en uno de helio, con gran liberación de energía. Este medio de obtener energía no ha sido dominado todavía por el hombre (más que en su forma más violenta, la bomba nuclear de hidrógeno, conocida como Bomba H) pero en el universo es común puesto que es la fuente de energía de las estrellas.

Los combustibles fósiles son mezclas de compuestos orgánicos mineralizados que se extraen del subsuelo con el objeto de producir energía por combustión. El origen de esos compuestos son seres vivos que murieron hace millones de años. Se consideran combustibles fósiles al carbón, procedente de bosques del periodo carbonífero, el petróleo y el gas natural, procedentes de otros organismos. Entre los combustibles más utilizados se encuentran el gas butano, el gas natural y el gasóleo.

  

Diferentes Tipos de Combustible

El reciente estreno en Madrid de un autobús propulsado por una pila de combustible alimentada por hidrógeno puede interpretarse como otro modesto paso hacia la hoy todavía utópica era del transporte sostenible. Su elevada eficiencia energética y la no emisión de contaminantes a la atmósfera en su producción y uso, convierten al hidrógeno en una alternativa aparentemente más viable que otras para reducir el deterioro ecológico causado por el consumo de combustibles contaminantes en una sociedad como la nuestra, cuya conformación económica y usos sociales demandan cada año que pasa una mayor movilidad.

En Europa hay 400 coches por cada 1.000 habitantes, y se estima que en 2010 la proporción llegará a los 510. El consumo de un millón de litros de gasolina comporta la emisión de 2,4 millones de kilos de dióxido de carbono a la atmósfera. Son datos que explican la importancia de dar con un carburante que perjudique menos al entorno y a la salud de los seres humanos.

Un contexto legal exigente, con normativas medioambientales cada vez más estrictas, y el lento pero inexorable agotamiento de las reservas de petróleo parecen estar impulsando a la industria a optar por energías alternativas a los combustibles fósiles convencionales; el hidrógeno, así, aspira a convertirse en una de estas opciones de futuro para un planeta cuyo imparable consumo de energía no puede traducirse en un aumento de la contaminación y del deterioro medioambiental.

Este autobús a hidrógeno, que ofrecerá un servicio diario, pondrá a prueba la viabilidad que el hidrógeno ha demostrado como combustible en las pruebas técnicas realizadas en laboratorio. El hidrógeno es el elemento más abundante en la tierra y en la atmósfera, y se caracteriza por su alto nivel de ignición: quema con facilidad en contacto con el oxígeno.

  

Pilas de combustible: cómo funcionan

Una pila de combustible es un dispositivo que funciona como una batería, si bien no se agota ni se recarga. Mediante un proceso de combustión fría, convierte la energía química de un combustible en energía eléctrica útil, además de calor y agua pura, todo ello sin un proceso de combustión como paso intermedio. Estas pilas de combustible están formadas por dos electrodos separados por un electrolito, y generan electricidad siempre que se les provea de combustible y oxígeno. Pueden utilizar hidrógeno puro de forma directa, o cualquier combustible (gasolina, metanol, metano, hidrógeno, etanol, gas natural, gas licuado, etc.), que permita obtener gas rico en hidrógeno mediante un proceso interno de reformado.

  

El primer automóvil a hidrógeno fabricado en serie

El motor de este BMW de la Serie 7, con doce cilindros y propulsado con hidrógeno tiene una potencia de 150 kW, una aceleración de 0 a 100 km/h en 9,6 segundos, y alcanza una velocidad máxima de 226 km/h. Gracias a su tanque criogénico de 140 litros, tiene un alcance de 350 kilómetros. A ello se le suma una alimentación convencional a nafta, que - en virtud de la aún muy incompleta red de suministro con hidrógeno - permanece siempre a bordo. El motor sólo tiene una diferencia sustancial respecto de los convencionales: tiene válvulas inyectores adicionales para el hidrógeno.

   

Ventajas

- Nula emisión de contaminantes.

 - Prestaciones equiparables a las de un automóvil convencional.

 - Consumo y mantenimiento inferior al de cualquier coche actual.

   

Desventajas

- Peso elevado de la pila de combustible, que se instala en los coches-prototipo.

 - Carencia de infraestructuras para el suministro de hidrógeno, metanol o gas natural.

 - Fiabilidad todavía por demostrar de diversos elementos.

 - Elevado costo, debido a la escasa producción de algunos componentes. Hoy, un coche con pila de combustible cuesta aproximadamente un 30% más que uno de gasolina o diesel con prestaciones similares.

La tecnología de la pila de combustible ha obtenido significativos avances en los últimos años, y algunos fabricantes de automóviles ya han comenzado a ensayar esta tecnología en la propulsión de automóviles experimentales o como fuente de energía alternativa. No obstante, estos prototipos todavía son demasiado pesados y costosos, porque las pilas de combustible resultan voluminosas, pesadas y caras. En Estados Unidos, los tres mayores fabricantes de automóviles desarrollan en cooperación con compañías especializadas, sus propios automóviles con sistema de pila de combustible.

  

Otros combustibles alternativos

 El desarrollo del hidrógeno como candidato número uno a erigirse en combustible alternativo al petróleo ha relegado a segundo plano a los vehículos eléctricos , a los que no hay que dejar en el olvido, ya que ofrecen buenos resultados, especialmente en la lenta circulación urbana. Además, permiten la posibilidad de combinar el motor eléctrico con un pequeño propulsor de combustión interna que se utilizaría en carretera. El gas natural es un combustible que se utiliza desde hace más de cuarenta años, pero la dificultad de almacenaje y su escasa autonomía lo han relegado al transporte urbano. Otra posibilidad es la energía solar , pero la necesidad de grandes paneles a instalar en los vehículos la hace incompatible con la tendencia del mercado de producir coches cada vez más ligeros y rápidos. Otra alternativa la constituyen el etanol y el metanol , dos alcoholes que cuentan a su favor con muchos argumentos: son líquidos inflamables, incoloros y de poca toxicidad, poseen un alto octanaje y una gran solubilidad en gasolina y, además, el etanol es usado como aditivo que se añade a la gasolina para oxigenarla porque ayuda a una mejor y más limpia combustión. Lamentablemente, con la tecnología actual y los altos precios de su producción, estos carburantes resultan notablemente más caros que los convencionales, por lo que su futuro es poco halagüeño.

Planta petrolífera

Se conoce como combustible a toda sustancia orgánica, que al combinarse con el oxígeno produce una reacción de oxidación con desprendimiento de calor. El aporte del oxígeno lo realiza el comburente, que habitualmente es el aire ambiente, en algunos casos es aire caliente, en ocasiones aire enriquecido con oxígeno, y hasta oxígeno puro.

Desde el punto de vista económico-energético, nos interesan aquellos combustibles en los que resulta económicamente rentable el aprovechamiento del calor generado, y que se clasifican según el estado en que se presentan, en:             

Combustibles sólidos: carbón, residuos sólidos urbanos,

Combustibles líquidos: fuelóleo, gasóleo,

Combustibles gaseosos: GLP, gas natural, biogás…    

En lo que sigue, nos ocuparemos en exclusiva de los combustibles líquidos y gaseosos, formados básicamente por hidrocarburos.