• Gasolina
• Diesel
• Combustibles alternativos
• Conclusiones

Reducir la contaminación derivada de los vehículos, frecuentemente, requiere de una estrategia global. En general, el objetivo de un programa de control de contaminación de vehículos motorizados es reducir las emisiones de los vehículos en uso, hasta el grado razonablemente necesario para lograr una calidad de aire saludable tan rápido como sea posible o, si eso falla por razones de impracticabilidad, hasta los límites prácticos de factibilidad efectiva del tipo tecnológico, económico y social. Una estrategia global para alcanzar este objetivo incluye cuatro componentes claves: estándares de emisiones que aumenten su severidad para los vehículos nuevos, especificaciones para combustibles limpios, programas para asegurar la mantención adecuada de los vehículos en uso (I/M) y planificación del transporte, junto con manejo de la demanda. Estos objetivos de reducción de emisiones debieran lograrse de la forma disponible más rentable.

Elementos de una Estrategia Comprehensiva de Control de Contaminación Vehicular

En el curso de los pasados 30 años, expertos en control de contaminación en todo el mundo se han dado cuenta de que los combustibles más limpios son una pieza clave de una estrategia efectiva para tener aire limpio. La calidad del combustible se considera ahora no sólo necesaria para reducir o eliminar ciertos contaminantes directamente (ejemplo, plomo), sino también es un prerequisito para la introducción de muchas tecnologías de control de contaminación importantes (por ejemplo, plomo y azufre). Adicionalmente, ha surgido una ventaja importante de los combustibles más limpios: su rápido impacto en los vehículos nuevos y los ya existentes. Es importante saber que la más nueva tecnología de motores sólo va a ser efectiva si es usada en combinación con la apropiada calidad de combustible.

Junto con combustibles convencionales, la gasolina y el combustible diesel, muchos países han identificados significativos beneficios asociados a un cambio hacia los combustibles alternativos, en especial gas natural comprimido (GNC), gas de petrn derivada deleo licuado (GPL o propano) y etanol.

Los mejoramientos a los combustibles convencionales debieran distinguir claramente entre pasos primarios— sacar el plomo de la gasolina y reducir de forma importante el azufre en la gasolina y el diesel, y la adición de aditivos detergentes— y pasos secundarios— reducir la presión de vapor Reid (RVP) y el contenido de benceno de la gasolina.

Los contaminantes que producen más preocupación de los vehículos que usan gasolina son el monóxido de carbono (CO), los hidrocarburos (HC), óxidos de nitrógeno, (NOx), plomo y ciertos hidrocarburos tóxicos, tales como la bencina. Cada uno de estos puede ser influenciado por la composición de la gasolina usada por el vehículo. Las características más importantes de la gasolina, en cuanto a su impacto sobre las emisiones son: contenido de plomo, concentración de azufre, volatilidad y nivel de benceno.

Los vehículos diesel emiten cantidades importantes de NOx y particulado (MP). El reducir las emisiones de MP de los vehículos diesel tiende a ser la más alta prioridad porque las emisiones de MP , en general, son muy peligrosas, y el MP de diesel, especialmente, es probable que cause cáncer. Para reducir las emisiones de MP y NOx de un motor diesel, la característica del combustible mas importante es el azufre porque su presencia en el combustible contribuye directamente a las emisiones de MP y porque los altos niveles de azufre excluyen el uso de tecnologías de control de MP y NOx más efectivas. Luego, la reducción de hidrocarburos aromáticosy poliaromáticos (PAH) en el diesel, reduce directamente las emisiones de PAH y, por ende, el riesgo de cáncer.

Los combustibles alternativos incluyen el gas natural (principalmente compuesto de metano), el biogás (principalmente metano), metanol, etanol, dimetil éter (DME), hidrógeno, electricidad, aceites vegetales, gas de petróleo licuado (compuesto de propano o butano), combustibles líquidos sintéticos, derivados del carbón y varias mezclas de combustibles, tales como el gasohol. Dependiendo de la materia prima y el proceso usado para hacer estos combustibles, pueden ser muy bajos o muy altos en emisiones de gases con efecto de invernadero (GHG). Por ejemplo, el metanol hecho de carbón duplicaría las emisiones GHG, en comparación con la gasolina convencional, mientras que el metanol hecho de gas natural, sería levemente inferior que la gasolina; y hecho de celulosa, sería un 60 % menor.

Ya que el gas natural es mayoritariamente metano, los vehículos a gas natural (NGVs) tienen emisiones de hidrocarburos no metánicos mucho más bajas que los vehículos a gasolina, pero mayores emisiones de metano. Debido a que el sistema de combustible está sellado no hay emisiones evaporativas y la emisiones en el llenado de combustible son insignificantes. Las emisiones de arranque en frío de los NGVs también son bajas, porque el enriquecimiento del arranque en frío no se requiere. Además, esto reduce las emisiones de VOC y CO. Las emisiones NOx de los NGVs sin control de emisiones pueden ser mayores o menores que los vehículos a gasolinas comparables, dependiendo de la tecnología del motor, pero son típicamente un poco menores. Los NGVs de carga liviana equipados con modernos sistemas electrónicos de control de combustible y convertidores catalíticos de tres vías, han logrado emisiones de NOx más de un 75% por debajo de los estrictos estándares de California Ultra Low-Emission Vehicle (ULEV).

Como un sustituto para el diesel, los NGVs deberían tener emisiones NOx algo menores y emisiones de MP sustancialmente menores, a menos que el vehículo diesel esté quemando Diesel ultra bajo en azufre (ULSD) y esté equipado con un filtro de MP.

Dada igual eficiencia de energía, las emisiones de gases con efecto de invernadero (GHG) de los NGVs serán aproximadamente 15% a 20% menores que aquellas de los vehículos a gasolina, puesto que el gas natural tiene menor contenido de carbono por unidad de energía que la gasolina. Los NGVs, en condiciones óptimas, tienen cerca de los mismos GHGs que los vehículos a combustible diesel. No obstante, para los NGVs de carga pesada, los intervalos de servicio deben ser significativamente más cortos que para los vehículos diesel. Las bujías de encendido y el sistema de ignición deben estar funcionales en un 100%, de lo contrario, las emisiones de GHG en forma de metano no quemado pueden aumentar y hasta doblar las emisiones de GHG totales.

Obstáculos para el uso generalizado de los NGVs incluyen la ausencia de una infraestructura de transportación y almacenamiento, costo, pérdida de espacio de carga, tiempo de llenado de combustible mayor, y menor autonomía de conducción.

El biogás para uso vehicular posee aproximadamente las mismas características que el gas natural y está compuesto principalmente de metano. Se produce a través de la digestión anaeróbica de desechos orgánicos, y, por lo mismo, tiene una considerable menor contribución de GHG que el metano fósil. La cantidad de biogás que se puede producir de desechos orgánicos para una ciudad de tamaño promedio depende de la presencia de industrias de alimento y de la agricultura.

La tecnología del motor para los vehículos de GPL es muy similar a aquella para los vehículos a gas natural. Como un combustible para motores de ignición por chispa, tiene muchas de las mismas ventajas del gas natural, con la ventaja adicional de ser más fácil de llevar a bordo del vehículo.

GPL tiene muchas de las mismas características de emisiones del gas natural. El hecho de que sea primariamente propano (o una mezcla propano / butano), en vez de metano, afecta la composición de las emisiones VOC de escapes y su reactividad fotoquímica, y su potencial de calentamiento global, pero, por lo demás, los dos combustibles son similares.

Los costos de la conversión de vehículos desde la gasolina al propano son considerablemente menores que hacia gas natural, debido principalmente al menor costo de los estanques de combustibles. Al igual que con el gas natural, el costo de la conversión para los vehículos de alto uso puede recuperarse típicamente a través de menores costos de combustibles (dependiendo de los impuestos) dentro de unos pocos años.

GPL se produce en la extracción de líquidos más pesados a partir del gas natural, y como un subproducto en la refinación de petróleo. Actualmente, la oferta de GPL excede la demanda en la mayoría de los países refinadores de petróleo, así que el precio es bajo comparado con otros hidrocarburos. Dependiendo del lugar, sin embargo, los costos adicionales de almacenar y transportar el LPG pueden más que desequilibrar esta ventaja.

GPL, si es un derivado de la refinación , puede contener sustanciales cantidades de etano y propeno. Como esas sustancias son mutágenos sospechosos, el estándar de GPL debería limitar estos compuestos.

La mayor desventaja del GPL es la oferta limitada, lo que descartaría cualquier conversión en gran escala hacia este combustible.

El etanol es producido primariamente por la fermentación del almidón de granos (mayormente maíz) o azúcar de la caña de azúcar. Se usa comúnmente como un oxigenado en la gasolina reformulada y en una mezcla de gasolina llamada "gasohol". Estos combustibles pueden quemarse en motores a gasolina. Se necesitan motores especializados para quemar etanol puro.

Los vehículos que queman gasohol emitirán levemente mayores emisiones de GHG que los vehículos a gasolina convencional. Las reducciones asociadas con quemar etanol puro dependen de la materia de base. El etanol que se produce del maíz tiene emisiones de GHG ciclo de vida de cerca de 15% menos que los vehículos a gasolina. El etanol producido de biomasa leñosa (E-100) tienen emisiones de GHG 60% a 75% por debajo de la gasolina convencional.

En los motores que queman gasolina reformulada usando etanol, los VOCs y el CO son reducidos, pero el NOx tiende a aumentar levemente.

Un automóvil que funciona con gasohol no cuesta más que un vehículo a gasolina comparable. Debido a que el etanol se deriva de granos y azúcares, la producción de etanol para combustible está en directa competencia con la producción de alimentos en la mayoría de los países. Esto mantiene los precios del etanol relativamente altos, lo que efectivamente ha hecho imposible su uso como combustible de motor, excepto donde es subsidiado importantemente, como en EE UU y Brasil.

El alto costo de producir etanol (comparado a los combustibles de hidrocarburos) representa la principal barrera para su uso masificado. Las reducciones limitadas de NOx también son objetos de preocupación. Las emisiones de compuestos tóxicos, excepto por algunos aldehidos, son sustancialmente menores para los combustibles de alcohol en comparación con la gasolina.

Es posible producir diferentes combustibles sintéticos, como el metanol, los así llamados combustibles Fischer-Tropsch, di-metil éter (DME) o hidrógeno usando un proceso llamado "Gas-a-Líquidos" (GTL). Tanto las materias primas renovables (biomasa) como las fósiles (gas natural, carbón y productos refinados de bajo valor) pueden sintetizarse para las diferentes especificaciones. La eficiencia energética varía debido a las diferentes combinaciones y a los diferentes tamaños de las plantas de producción. Las emisiones locales se puede bajar cuando los combustibles resultantes se ajustan al uso final.

Biodiesel es producido al reaccionar grasas animales o vegetales con metanol o etanol para producir un combustible de menor viscosidad que es similar en características físicas al diesel, y que puede ser usado solo o mezclado con diesel de petróleo en un motor diesel.

Los motores que funcionan con biodiesel, en vez de diesel o mezclados con éste, tienden a tener menor humo negro y emisiones de CO, pero pueden tener mayores NOx y posiblemente mayores emisiones de material particulado. Sin embargo, estas diferencias no son muy grandes.

El costo del combustible biodiesel es una de las principales barreras que lo hace menos atractivo para reemplazar el combustible diesel.

Se ha establecido bastante bien que los combustibles más limpios deben ser parte integral de un esfuerzo de control de contaminación de vehículos a motor que sea efectivo y global. La eliminación del plomo en la gasolina, además de la reducción del azufre tanto en la gasolina y como en el combustible diesel, son elementos básicos bien establecidos de un programa de combustibles limpios.