El seminario web de ETF destaca el valor de utilizar diésel renovable, biodiésel y aditivos para descarbonizar

Un reciente seminario web del Foro de Tecnología de Motores (ETF) que abordó diversas innovaciones en motores de combustión interna (CI) se centró en todo, desde las fuentes de combustible hasta la eficiencia y las emisiones.

“Hoy en día, el motor de combustión interna impulsa sectores clave de nuestra economía global”, afirmó Allen Schaeffer, director ejecutivo de ETF, “desde la agricultura hasta las aplicaciones industriales, el transporte público, el ferrocarril y el transporte por carretera”.

Añadió que los motores de combustión interna son clave para la economía estadounidense, así como para el futuro energético del país. "Y esto se debe a varias razones que abordaremos hoy: la mayor eficiencia de la tecnología, su capacidad para lograr emisiones aún más bajas y el papel que desempeñan los combustibles sostenibles y renovables en este proyecto de futuro".

La primera parte del seminario web se centró en los combustibles renovables. Steve Howell, socio fundador de Marc-IV (M4) Consulting y presidente del grupo de trabajo sobre biodiésel de la Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM), inauguró la conversación. Abordó la importancia de la reducción de carbono a corto y largo plazo mediante el uso de combustibles diésel de biomasa, concretamente el diésel renovable y el biodiésel.

Energía solar líquida

Según Howell, la industria del diésel basado en biomasa se impulsó inicialmente por la necesidad de aprovechar el excedente de aceite de soja. A esto le siguió un enfoque en la independencia energética. Sin embargo, hoy en día, la situación es diferente.

“El principal motor ahora es el carbono”, afirmó Howell. Explicó que, para el diésel de biomasa, el cultivo de materias primas absorbe dióxido de carbono (CO2) del aire. La combustión del combustible devuelve el CO2 a la atmósfera.

“Hay una reducción neta del ciclo de vida del carbono en la atmósfera de aproximadamente un 70 %”, afirmó Howell. “Suponemos que toda la energía utilizada para cultivar y producir el combustible proviene de fuentes fósiles. Por lo tanto, a medida que descarbonizamos la energía, esa reducción del CO2 en el ciclo de vida se acercará a cero neto”.

Agregó que la industria tiende a considerar el diésel basado en biomasa como “energía solar líquida” porque “la energía del sol hace crecer el combustible y lo almacenamos en un combustible en lugar de en una batería”.

Valor temporal del CO2

Cuando se trata de reducir las emisiones de CO2, Howell explicó que es el valor temporal del carbono lo que hace que el esfuerzo sea tan urgente.

“El carbono se acumula en la atmósfera”, dijo. “El carbono que liberamos hoy seguirá ahí el año que viene. El carbono que liberamos los dos años anteriores seguirá ahí. Por lo tanto, el carbono en la atmósfera se acumula. Y por cada cinco años de retraso, tenemos que reducir 13 veces más las emisiones de carbono para tener el mismo impacto climático”.

Según Howell, reducir las emisiones de CO2 hoy resultará más beneficioso que esperar a que las tecnologías futuras estén disponibles. Esta es también la razón por la que el uso de combustibles diésel basados en biomasa ha crecido tan drásticamente en los últimos años.

“El consumo de la industria ha aumentado considerablemente, especialmente en los últimos 15 años”, afirmó Howell, refiriéndose al crecimiento de todos los combustibles de biomasa, incluyendo el combustible de aviación sostenible y el gasóleo de calefacción renovable. “En 2010, producíamos unos 200 millones de galones de combustible. El año pasado, producimos más de 4.500 millones de galones, y hemos visto cómo el diésel renovable empieza a penetrar en el mercado. Actualmente, estamos prácticamente al 50% entre diésel renovable y biodiésel en Norteamérica”.

Según Howell, la visión a largo plazo de la industria es superar los 6 mil millones de galones de combustible basado en biomasa para 2030 y alcanzar los 15 mil millones de galones para 2050.

“Tenemos suficiente capacidad adicional de materia prima para procesar unos 1.800 millones de galones adicionales en este momento”, dijo. “En el futuro, buscamos aumentar la producción de aceites vegetales, ampliar la trituración doméstica [para procesar semillas oleaginosas], aumentar la cantidad de aceites de cocina usados y otros productos que utilizamos: aplicaciones novedosas”.

Otros beneficios basados en la biomasa

Además de la descarbonización, el biodiésel y el diésel renovable ofrecen otras ventajas para los motores, como la reducción de partículas (PM).

“La salida del tubo de escape es muy baja, debido al sistema de postratamiento”, dijo Howell. “Pero en el motor, sí observamos reducciones de partículas. El B20 muestra una reducción bastante significativa en la salida del motor. Esto podría, de hecho, reducir la frecuencia de regeneración del filtro de partículas diésel (DPF), lo que podría tener un impacto positivo a largo plazo en los sistemas en el futuro”.

Agregó que debido a que el diésel renovable es aproximadamente similar al biodiésel B20, es probable que también produzca esas reducciones de partículas.

Otro beneficio que señaló Howell fue la lubricidad.

“Cuando eliminamos el azufre del combustible diésel, tanto el diésel renovable como los combustibles convencionales de petróleo necesitaban algún tipo de aditivo lubricante”, dijo Howell. “Y el biodiésel puede ser ese aditivo lubricante. Y una mayor lubricidad significaría un menor desgaste de las piezas del motor y las bombas de combustible. Por lo tanto, las combinaciones de combustibles están despegando y penetrando en el mercado”.

Mary Dery, directora técnica de aditivos de rendimiento de la empresa de productos químicos especializados Innospec, siguió a Howell en la presentación y se hizo eco de esos beneficios adicionales.

“Las propiedades de lubricidad han cambiado”, dijo. “Las propiedades de oxidación también. Y algunas ventajas incluyen una menor contaminación de los inyectores y una menor emisión de partículas en general”.

Asistencia aditiva

Según la experiencia de Dery, los motores diésel existentes que funcionan con combustible diésel tradicional con contenido ultrabajo de azufre (ULSD) pueden descarbonizarse mediante el uso de aditivos de combustible adecuados.

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Por ejemplo, Dery dijo que en el campo, el ULSD sin tratar puede generar suciedad en los inyectores, lo que genera una baja eficiencia del combustible y la necesidad de regenerar el DPF con mayor frecuencia, a veces en estado de ralentí.

“En última instancia, se usará más combustible, lo que significa que se generará más dióxido de carbono”, dijo. “Se generarán muchos más hidrocarburos y partículas”.

Una solución a este problema es utilizar combustible tratado, que contiene una variedad de aditivos:

• Mejoradores de lubricidad
• Mejoradores de flujo en frío (CFI)
• Inhibidores de corrosión (CI)
• Detergentes, también llamados aditivos de control de depósitos (DCA)

Estos aditivos pueden limpiar los inyectores de combustible y mantenerlos limpios.

“Eso significa que esos agujeros permanecen abiertos, completamente abiertos”, dijo Dery, y añadió: “Se obtiene una mejor combustión y un mayor ahorro de combustible. Se observan menos depósitos en el DPF. Un DPF estará más limpio durante más tiempo. Se consume menos combustible y, en definitiva, se reducen las emisiones en general”.

Como ejemplo, Dery mencionó una prueba realizada en un tractor agrícola que tenía más de 1.800 horas de uso y graves depósitos en los inyectores como resultado del uso de combustible diésel sin tratar.

“Tras solo 100 horas de funcionamiento con un aditivo detergente en el combustible, esos depósitos alrededor de los orificios se han erosionado”, afirmó. “Con ello, hemos reducido las emisiones de NOx en un 30 %”. Dery añadió que las emisiones de PM2.5 también se redujeron en un 34 %.

Otra prueba involucró un vehículo de carretera, un Mercedes Sprinter 2019, en el que Innospec realizó un estudio de carga de DPF.

“Tomamos combustible sin tratar, lo probamos en una camioneta Sprinter y medimos cuánto tarda en saturarse el DPF, lo que requirió una regeneración en estacionamiento”, dijo Dery. El resultado fue aproximadamente tres horas antes de la regeneración.

“Al añadir combustible tratado con aditivos de control de detergentes, en el primer tratamiento, lo ampliamos casi media hora”, afirmó. Tras tres tratamientos posteriores, el intervalo de regeneración del DPF aumentó a más de cinco horas, un aumento del 77 %.

En minería subterránea, Dery informó sobre una prueba con 24 vehículos que funcionaron durante cuatro meses con ULSD sin tratar. Posteriormente, utilizaron ULSD tratado durante cuatro meses, lo que resultó en una mejora del 4,6 % en el consumo de combustible y una reducción del 14 % en las emisiones de monóxido de carbono (CO).

Aditivos + Diésel a base de biomasa

Dery resumió estos avances diciendo que los propietarios de flotas y de equipos/vehículos pueden reducir las emisiones de sus vehículos actuales alimentados con ULSD mediante el uso de aditivos diésel.

"No se necesita ninguna tecnología sofisticada", dijo. "Pueden usar biodiésel en combinación con un detergente diésel para lograr una reducción significativa de CO2 y partículas".

Agregó que la combinación de aditivos con un cambio al diésel basado en biomasa puede tener un impacto aún más dramático.

“Si se combina el biodiésel o el diésel renovable con detergente diésel, se obtendrá una reducción de entre el 50 % y el 70 % en las emisiones de CO2 con el biodiésel y entre el 3 % y el 6 % con el detergente diésel”, afirmó Dery. “Y ahora estamos hablando de una reducción del 80 % en las emisiones de CO2”.