Etanol

Por mucho tiempo los combustibles derivados del petróleo han sido, y seguirán siendo por algunos años más, las principales fuentes de energía en el mundo. No obstante, las reservas de combustible se agotan, pues unos pocos países controlan la producción tales como Estados Unidos, Rusia, Irán, Venezuela y Arabia Saudita, además, las emisiones de gases de efecto invernadero que generan son un serio problema. Es por ello que se ha recurrido a utilizar combustibles que tengan un menor impacto en la contaminación como es el caso del etanol. El uso del etanol como combustible para automóviles pudo haber iniciado desde el siglo XX cuando Henry Ford diseño el modelo Ford T (1908-1927) a base de etanol. Sin embargo, dado los bajos precios de los derivados del petróleo en esa ´época, se prefirió usar gasolina (Santiago Ortega et al. (2016).

El etanol se usa principalmente en mezclas con gasolina, tiene un nivel de octano más alto que la gasolina y es un muy buen agente oxigenante, con el cual puede reemplazar a otros agentes oxigenantes que tienen impactos negativos en la salud y el medio ambiente como el metil terc-butil éter (MTBE), además, es posible producirlo a partir de biomasa (residuos forestales y agrícolas, como bagazo de caña de azúcar, olote y rastrojo de maíz, paja de trigo y arroz, entre otros (García-Bustamante y Masera-Cerutti (2016)), conocido como bioetanol.

El mercado de biocombustibles ha aumentado en los últimos años su demanda debido a las continuas exigencias de organismos internacionales para la disminución de sus emisiones de gases de efecto invernadero, con lo cual países como Estados Unidos, Brasil, China, Canadá y países de la Unión Europea incrementaron la producción de etanol en más de un 90 % en el periodo de 2007 a 2014 (Pérez-Fernández y Venegas-Venegas (2017)).

El bioetanol o el etanol obtenido del petróleo contiene hasta un 0.003 % (vol.) de ácido acético (CH3COOH). En estado puro los ácidos orgánicos como el CH3COOH no tienen un carácter corrosivo sino hasta que existe la presencia de humedad. En presencia de humedad las moléculas que forman al ácido reaccionan con moléculas de agua para crear iones de hidrógeno, que se unen a los electrones disponibles en el átomo de oxígeno del agua (ecuación (2.1)).

Debido a que el ácido acético es monoprótico (contiene un átomo de hidrógeno ionizable por molécula), sólo uno de los átomos de hidrógeno que está unido al átomo de O se desprende del CH3COOH como un ion hidronio. El resto de los átomos de H permanecen unidos con los átomos de C. La reacción es similar a la descrita en la ecuación (2.2).

Ya que la humedad y otras impurezas están presentes en el etanol, el ácido acético no es puro, aunado a que es prótico, tiende a reaccionar con la mayoría de los metales (dona los iones de hidrógeno al material en contacto) (Singh (2009)). Por lo tanto, la corrosión causada por el etanol (incluso en mezclas con otro combustible como la gasolina) dependerá principalmente de la cantidad de agua azeotrópica, ácido acético y iones cloruro (Agarwal (2007)).

Uno de los principales daños que causa el etanol es el agrietamiento por corrosión bajo tensión (Stress Corrosion Cracking, SCC), sobre todo en contenedores para su almacenamiento y transporte. Esto debido a que el contenido de humedad del etanol puede aumentar de manera considerable (a causa de su alta higroscopicidad) después de su exposición a ambientes húmedos. En algunos de los casos se han reportado fallas derivadas de la corrosión en menos de un año en contenedores de bioetanol (Kane y Maldonado (2004)).

En las mezclas de gasolina y etanol, donde el etanol representa el 10 % (E10), no hay problemas de corrosión graves. Sin embargo, para concentraciones más altas de etanol existen efectos corrosivos graves en las partes metálicas (especialmente en el acero) y las aleaciones ligeras, por lo que es necesario aplicar procesos de recubrimiento y protección metálicos, como el niquelado, en los tanques de combustible (Agarwal (2007); Aguilar Rivera (2007); Horta Nogueira (2004)).

Como citar:

Arellano Pérez, J. H. (2020). Análisis de Ruido Electroquímico en una Aleación de Aluminio Expuesta a la Mezcla Gasolina-Etanol (tesis de doctorado). Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico, Repositorio Institucional del Tecnológico Nacional de México.