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El etanol se produce primariamente por la fermentación del almidón de granos (mayormente maíz) o del azúcar de la caña de azúcar. Es más usado comúnmente como un oxigenado en la gasolina reformulada y en una mezcla de gasolina llamada "gasohol". Estos combustibles pueden quemarse en los motores a gasolina. Motores especializados se necesitan para quemar etanol puro.
El etanol parecería ser un buen candidato como combustible alternativo para usarse en los buses de transporte porque es un combustible líquido que tiene varias propiedades físicas y de combustión similares al diesel y a la gasolina. Por ejemplo, estas propiedades son tan similares que el mismo motor básico y tecnologías de sistemas de combustible pueden usarse tanto para el combustible diesel y como para el etanol ( 1 ). Sin embargo, si se usa en su forma pura en vez de en una mezcla con combustibles convencionales, son necesarias ciertas modificaciones al motor ( 2 ). El etanol también puede usarse como combustible en motores con encendido por chispa. El término "bus a etanol" aquí se referirá a un bus que usa combustible que contenga al menos 85% de etanol y que tiene un motor funcionando según el principio diesel.
Debido a que el etanol tiene una menor densidad de energía que el diesel, los buses a etanol tienen una menor autonomía de conducción (en un ciclo de pruebas usado por el fabricante sueco Scania, los buses a diesel y etanol usaron 45 y 80 litros de combustible respectivamente para cubrir 100 kilómetros ( 3 )). Esto lleva al requerimiento de estanques más grandes y más pesados, los que a su vez aumentan el consumo de energía. Otras propiedades del combustible de etanol puro son los altos índices de octano y el más bien bajo número de cetano.
Los buses a etanol tienen el potencial de emitir menores niveles de ciertos contaminantes que los buses diesel convencional. Según información del fabricante, los buses a etanol pueden cumplir estándares de EURO IV y llegar a reducciones de emisión de 20% o 30% para MP y NOx ( 3 ), comparados con un bus diesel de línea básica que cumpla límites de emisiones EURO III de 5 g/kWh NOx y 0.10 g/kWh MP.
De la misma manera, un estudio de NREL ( 4 ) concluye que en general los buses probados con etanol parecen emitir niveles significativamente menores de MP que los buses diesel sin trampas de partículas, y niveles similares a los buses diesel equipados con trampas. Además la mayoría de los buses a etanol emitían menores niveles de NOx, aunque ellos tenían emisiones significativamente mayores de HC y CO comparados con los buses diesel. Debiera observarse que en este estudio los resultados de los buses a alcohol variaban considerablemente de lugar en lugar y de bus en bus. Otros estudios confirman que los buses a etanol tienen menores niveles de emisiones MP y NOx , pero en cuanto a CO y HC, hay afirmaciones contradictorias (ver ( 5 )).
Según ( 5 ), las emisiones de escape de compuestos orgánicos volátiles (COVs) de los vehículos a alcohol consisten principalmente en etanol no quemado, pero también contienen una mayor proporción de componentes muy reactivos como los aldehidos. Sin embargo, debiera observarse que las comparaciones de emisiones de escape de COVs de diferentes vehículos, o del mismo vehículo en diferentes pruebas, debiera interpretarse cautelosamente, ya que los resultados pueden verse influidos por una amplia variedad de factores específicos de combustible y vehículo (ver ( 5 ) para mayores detalles). Para contener las emisiones evaporativas de los vehículos que usan combustible de alcohol, puede ser necesario tomar medidas para controlar la presión del vapor de combustible ( 5 ).
Las emisiones de dioxido de azufre de los vehículos a etanol son muy bajas ( 5 ).
Debido a que el etanol usualmente se obtiene de plantas, las cuales toman el mismo carbono durante el crecimiento que más tarde es liberado durante el proceso de combustión, las emisiones de gas de invernadero pueden ser también significativamente menores que aquellas de los buses diesel. El alcance de esto depende de cómo el etanol sea producido (ver por ejemplo ( 4 ) y ( 5 )). Generalmente, si se produce etanol de la celulosa, lo que es actualmente muy caro, las emisiones de gas de efecto invernadero son muy bajas, si no cero. Sin embargo, si se produce del maíz, las emisiones pueden de hecho subir.
El etanol producido del maíz tiene ciclo de vida de emisiones GHG (gases de efecto de invernadero) de cerca de 15% menos que los vehículos a gasolina. El etanol producido de biomasa leñosa (E-100) tiene emisiones GHG de 60% a 75% por de bajo de la gasolina convencional.
"Una medida de la confiabilidad de un bus es el número promedio de llamados de ruta. Cuando el conductor no puede completar su ruta y pide un bus de reemplazo, se registra un llamado de ruta (que conlleva eventos desde falla del motor hasta quedarse sin gasolina) " ( 4 ). En 1996, el National Renewable Energy Laboratory (NREL) llevó a cabo un "Vehicle Evaluation Program" para el US Department of Energy (DOE), usando un número de llamados de ruta para evaluar la confiabilidad como buses de varios buses de combustible alternativos ( 4 ). Aquellos llamados que involucraban componentes relacionados con el motor/sistema de combustible, incluyendo llamados "quedarse sin gasolina", fueron tratados separadamente de aquellos que involucraban otras partes del bus (ejemplo, puertas).
Para los buses que funcionan con alcohol (etanol además de metanol), "en todos los lugares los problemas con la calidad del combustible fueron un asunto significativo y dan cuenta de una mayor porción de la diferencia observada entre los buses de control a alcohol y a diesel. Consideraciones de costos
Según el US-Transit Cooperative Research Program, los costos incrementales reales para los buses a etanol fueron aproximadamente $ 25.000 a $ 35.000 (1). En ( 4 ), se estimó un costo incremental de US$ 20.000 (aunque en dólares de 1994 ). Ver ( 2 ) para la experiencia sueca donde los costos incrementales fueron un poco menores, según se informó.
Debido al uso limitado de los buses de tránsito a etanol no hay una estimación definitiva de las alzas los costos de mantención . Según un estudio de DOE en 1996, los costos de mantención de los motores de bus a etanol y los sistemas de combustibles fueron significativamente mayores que aquellos de buses diesel ( 1 ). Ver ( 4 ) para estudios de casos que incluyen algunas comparaciones de costos de mantención.
Los precios del etanol son relativamente altos, incluso cuando están exentos de impuesto a los combustibles. Esto, de hecho, ha descartado su uso como combustible de motor, excepto en lugares donde es subsidiado en gran medida, como en Brasil y EEUU.
A pesar de que el etanol se usa como combustible en una extensión significativa en Brasil, y hasta un cierto punto en los EE UU, más que nada como un aditivo de combustible, los buses a etanol no son muy ampliamente usados. En Suecia existe alguna experiencia con los buses de ciudad a etanol (ver ( 2 ) y ( 6 )), y la compañía sueca Scania, es la fabricante más grande de buses a etanol del mundo, según ella ( 3 ).
En los EE UU, el uso de combustibles a base de alcohol (metanol y etanol) ha declinado en años recientes. Según la FTA y fuentes de la industria, esto ha ocurrido a causa del rendimiento disminuido y los altos costos operacionales de los buses con combustible de alcohol. La EIA ha estimado que en 1999 había 51 buses de tránsito de tamaño superior funcionando con etanol en los EE UU. Actualmente no hay órdenes de compra de buses a etanol. Ningún fabricante ha producido motores con combustible de alcohol desde 1996 ( 1 ).
Los buses a etanol poseen varias ventajas en términos de emisiones, pero también desventajas en términos de autonomía de conducción, problemas técnicos, posibles problemas con emisiones de CO y HC, y precios más altos. Si los avances tecnológicos pueden reducir esos problemas, la consideración de costo es posible que siga siendo un obstáculo mayor, especialmente cuando está emparejada con los precios de combustibles y el desarrollo de una infraestructura adecuada.
El alto costo de producir etanol (comparado a los combustibles de hidrocarburos) sigue siendo la principal barrera a su uso masivo.
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