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NORMAELENAMORA, ALBERTOCAVADOYGUILLERMINAALFONSO1

RESUMEN

El consumo de etanol anhidro como com-bustible est experimentando un rpidoaumento en los ltimos tiempos. Sinembargo, existen indefiniciones sobre losprocedimientos de control de calidad delproducto terminado que han afectado lasmezclas con gasolina que se comerciali-zan, repercutiendo negativamente en elmercado y en los consumidores. En el pre-

sente trabajo se realiza una breve aproxi-macin al estado de la produccin, mani-pulacin y comercializacin del alcoholetlico anhidro combustible en el mundo,especialmente en los dos polos principalesde produccin, exportacin y consumo:Brasil y Estados Unidos. Se exponen losndices de calidad y las normas de ensayoestablecidas en estos pases y las razonespara su control. Tambin se hace unacomparacin entre las especificaciones

de calidad establecidas en sus respectivasnormas.

INTRODUCCIN

Existe la percepcin de que el uso del etanolcomo combustible es ciencia popular y que la eco-noma de cualquier pas puede asimilarlo sin nece-sidad de estudios rigurosos y fuertes inversiones.La produccin de Alcohol Etlico Anhidro Combus-

tible (AEAC) requiere de mtodos eficientes quejustifiquen econmicamente su aplicacin comocombustible, atendiendo a sus altos costos, en lamayora de los casos, y de una infraestructura ade-cuada para su transportacin y almacenamientopor la necesidad de evitar la contaminacin conagua que puede conducir a la separacin en fasescuando se mezcle con la gasolina.

Otro aspecto a considerar son los vehculosactuales que aunque no necesitan modificacio-nes sustanciales con 10 % de alcohol precisan

de ajustes en sus controles electrnicos y mejora-mientos en el sistema de combustible, cuando seutilizan mayores proporciones de alcohol. El usode las mezclas en Cuba se remonta a la II GuerraMundial hasta finales de los aos 50 (Mofuco),

y durante los tres primeros aos de la dcadasiguiente, gracias a un decreto gubernamentalque estipulaba la adicin de alcohol a la gasolina(Cavado y col, 1984).

Sin embargo, la tecnologa automotor actual ylas gasolinas base para las mezclas, tienen caracte-

rsticas muy diferentes a las de entonces.Brasil, lder indiscutible en el uso del alcohol,

invirti unos 40 mil millones de dlares en el sub-sidiado desarrollo del Programa Proalcohol que,desde 1975, constituy la principal alternativa eco-nmica para su independencia del petrleo. EstePrograma impuls la produccin de vehculos quefuncionaban con alcohol puro (hidratado) y enmezcla con gasolina (anhidro). Hasta el momento,Brasil tambin lidera el mercado con automviles

Palabras Clave:Etanol; alcohol combustible; etanol combustible; gasolina .1Centro de Investigaciones del Petrleo (CEINPET), Washington 169, Cerro, La Habana. E-mail: normae@ceinpet.cupet.cu;

cavado@union.cupet.cu

NDICESUTILIZADOSPARADETERMINARLACALIDADDELETANOLANHIDROCOMBUSTIBLEENALGUNOSPASESPRODUCTORESYEXPORTADORESDEALCOHOL

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que pueden funcionar con dos tipos de combusti-bles (alcohol y gasolina, en cualquier proporcin),los llamados flexifuel. Recientemente, la compa-a Fiat acaba de presentar la versin Tetrafuel,que puede funcionar con cuatro tipos diferentesde combustible de forma completamente autom-tica: gasolina, gasolina/etanol, etanol y gas natural

o biogs.La produccin mundial de AEAC actual, de 40 000millones de litros anuales (Mrquez, 2007), susti-tuye poco ms del 2 % del mercado mundial dela gasolina. Brasil consumi alrededor de 14 000millones de litros en el 2006 y esta demanda internaest en vertiginoso ascenso debido a la popularidadde los vehculos flex-fuel. Las ventas externas deletanol brasileo pasarn de 3,5 billones de litrosel ao pasado, a cerca de 9 billones de litros en2012. Consolidando las proyecciones de exporta-cin del etanol para USA, Unin Europea, Japn,

Nigeria, China e India, se prev que los embarquespasen de 3 638 millones de litros en 2007, a 3 918millones el ao que viene (CampoNOVA, 2007).Brasil quiere producir etanol para sustituir el10 % de la gasolina consumida en todo el mundo,dentro de 18 aos. Eso exigir multiplicar por 12su actual produccin de 17 mil 300 millones delitros anuales, sin sacrificar bosques, reas pro-tegidas o la siembra de alimentos (Osava, 2007).Recientemente, se public que este pas producirun potencial energtico equivalente a 1,2 millones

de barriles diarios de petrleo a partir de la caade azcar (EFE, 2006). Brasil y Estados Unidos son,indiscutiblemente, los pases que se encuentranen la vanguardia del uso del alcohol, atendiendo asu produccin y consumo.

El aumento de la produccin y comercializacinha puesto de manifiesto problemas de calidad deeste producto, que coloca en la palestra los esfuer-zos que se necesitan realizar para organizar y uni-formar la calidad. De hecho, se han constatadoproblemas de contaminacin durante su alma-cenamiento y transportacin, con significativas

prdidas econmicas. La ausencia de un sistemanico de aseguramiento y control de la calidad delproducto terminado ha creado una situacin tancritica que los productores de alcohol y la industriadel petrleo (refineras; terminales de almacena-miento y distribucin; etctera) han comprendidola necesidad de colaborar juntos para crear y acti-

var mtodos y procedimientos que conformen unsistema de control y manipulacin del producto,desde su produccin hasta la llegada al consumi-dor final. Para la organizacin de sus respectivos

mercados, Brasil y Estados Unidos han establecidosendas normas de especificaciones de calidad.

En Estados Unidos algunas de estas normas noson de alcance federal. Aunque existe una normade la Sociedad Americana para Mtodos de Ensayos

y Materiales (ASTM, por sus siglas en ingls), paraestablecer la calidad del Alcohol Etlico AnhidroCombustible, existen diferentes guas y sistemas

y en algunos casos, incluso, leyes estatales para

las especificaciones de calidad y su aplicacin. Dehecho, a nivel de empresas privadas relacionadascon la produccin y comercializacin del alcohol,existen diversos documentos que rigen su calidaddesde la produccin hasta el consumidor final. Eneste sentido, la Asociacin de Combustibles Reno-

vables (RFA, por sus siglas en ingls) ha preparadovarias guas y recomendaciones para sus miembrosy clientes. En la Publicacin de la RFA #960501 sepublic la primera gua de propiedades del etanolcombustible para la industria estadounidense. Enesta gua, la RFA recomienda a todas sus compa-

as miembros que se adhieran al ASTM D 4806,pero con la correspondiente inclusin de aditivosanticorrosivos, detergentes y otros.

Brasil presenta una situacin ms clara encuanto a la regulacin de la calidad de sus alcoho-les combustibles, estableciendo sus especificacio-nes en una ley nica, que indica los parmetros decontrol que deben ser determinados y los mtodosde ensayos que deben aplicarse, para garantizar lacalidad del producto final.

El riguroso cumplimiento de las normas de

calidad para el Alcohol Etlico Anhidro Combus-tible es el nico modo de garantizar la calidad desu mezcla con gasolina. Con el actual auge de lautilizacin de este tipo de alcohol con los finesmencionados, los pases que se preparan paraconvertirse en productores y exportadores de estecombustible, estn enfrascados en la preparacin

y legislacin de las normas que amparen la calidadde su producto, al que, por otra parte, le crecenlas exigencias de certificacin para su comerciali-zacin en el mercado internacional.

ESPECIFICACIONES DE CALIDAD

En Brasil, la norma de especificaciones de calidadpara la comercializacin del Alcohol Etlico AnhidroCombustible (AEAC) y del Alcohol Etlico HidratadoCombustible (AEHC) se describe en la Resolucin

ANP No. 2 (Agencia Nacional de Petrleo, 2002). Enl se relacionan los destinos de cada tipo de alcoholque refieren y los procedimientos para productorese importadores en cada una de las etapas de comer-cializacin de estos productos, as como el Regla-

mento Tcnico ANP No. 1/2002, donde se establecenlos mtodos de ensayo para la determinacin de los

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ndices de calidad normados y las caractersticascualitativas y cuantitativas de cada uno de ellos(ver Tabla 1). Hasta el 28 de Febrero del 2006, elcontenido de AEAC en la gasolina brasilea fue de25 %v/v. En marzo de 2007 se redujo a 20 %, con elfin de reducir en 100 ML/m el consumo de alcohol

y abaratar su precio. A partir del 20 de noviembre

del 2006, el Gobierno brasileo decidi elevar nue-vamente el contenido de etanol obligatorio en lasmezclas de 20 a 23 %v/v (Agrodigital.com, 2006).

En Estados Unidos la norma de especificacionesde calidad para el AEAC es el ASTMD4806Norma

de Especificaciones de Calidad para el Etanol

Combustible Desnaturalizado para Mezclas con

Gasolina en Vehculos de Motor de Encendido

por Chispa.Esta norma es el documento de refe-rencia de calidad, establecido en la PublicacinRFA #960501. Es una compilacin de los aspec-tos tcnicos ms importantes de la aplicacin del

etanol como combustible, basado en la experien-cia colectiva y los conocimientos obtenidos porlas compaas miembros de la RFA, con el prop-sito de servir de referencia a los productores deetanol, de las mezclas alcohol/gasolinas y a otraspartes interesadas en esta industria. En la Tabla 2

Tabla 1Tabla de Especificaciones del AEAC y del AEHC (ANP, 2002)

se muestran los ndices de calidad especificadosen el ASTM D 4806 y los mtodos de ensayos esta-blecidos para su determinacin.

Uno de los aspectos ms importantes y nosuficientemente debatido, es el sistema deespecificaciones contractuales entre los produc-tores y los consumidores. El intenso mercado

del alcohol precisa de condiciones especficasde calidad que garanticen el cumplimiento delos intereses de las partes. En la prctica, estosintereses se garantizan mediante sistemas deespecificaciones que se discuten entre las partes

y se incorporan al contrato de operacin. EnBrasil, por ejemplo, opera la Bolsa de Mercadu-ras & Futuros, que es una institucin del BancoCentral de Brasil con un nivel de negocios de1 milln de dlares diarios. Esta Cmara tieneestablecido un esquema de especificaciones decalidad, que se incluye en el prototipo de Con-

trato (Tabla 3), donde se indican los principalesndices de calidad y aunque prevalece la formabrasilea de especificaciones, hace una homolo-gacin de los mtodos de ensayo utilizados enBrasil y en Estados Unidos, as como en otrospases que utilizan esta norma.

MTODO TTULO

NBR 5992 Determinacin de masa especfica y contenido de Alcohol Etlico y sus mezclas con agua

NBR 8644 Alcohol Etlico Combustible Determinacin de residuo por evaporacin

NBR 9866 Alcohol Etlico Verificacin de la alcalinidad y determinacin de la acidez total

NBR 10422 Alcohol Etlico Determinacin del contenido de sodio por fotometra de llama

NBR 10547 Alcohol Etlico Determinacin de la conductividad elctrica

NBR 10891 Alcohol Etlico Hidratado Determinacin del pH

NBR 10893 Alcohol Etlico Determinacin del contenido de cobre por espectrofotometra de AA

NBR 10894 Alcohol Etlico Determinacin de iones cloruro y sulfato por cromatografa inica

NBR 10895 Alcohol Etlico Determinacin de iones cloruro por tcnica potenciomtrica

NBR 11331 Alcohol Etlico Combustible Determinacin de contenido de hierro por EAA

NBR 12120 Alcohol Etlico Combustible Determinacin del contenido de sulfato por volumetra

NBR 13993 Alcohol Etlico Combustible Determinacin del contenido de hidrocarburos

ASTM D512 Ion Cloruro en agua

ASTM D1125 Conductividad elctrica y Resistencia del agua

ASTM D1613 Acidez en solventes voltiles e intermediarios qumicos en pinturas, lacas y otros

ASTM D4052 Densidad y densidad relativa de lquidos por densmetro digital

ASTM D5501 Determinacin del contenido de etanol del desnaturalizante del AEHC por CG

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CARACTERSTICA UNIDADESPECIFICACIONES MTODO

AEAC AEHC ABNT/NBR ASTM(1)

Aspecto - (2) (2) Visual

Color - (3) (3) Visual

Acidez total (como cido actico),mx.

mg/l 30 30 9866 D 1613

Conductividad elctrica, mx. S/m 500 500 10547 D 1125

Masa especfica a 20 oC Kg/m3 791,5mx. 807,6/811,0 (4) 5992 D 4052

Contenido de alcohol INPM 99,3 mn. 92,6 a 93,8 (4) 5992 -

Potencial de Hidrgeno (pH) - - 6,0 a 8,0 10891 -

Residuo por evaporacin, mx. (5) mg/100ml - 5 8644 -

Contenido de hidrocarburos (5) % vol. 3,0 3,0 13993 -

Contenido de etanol, mn. (6) % vol. 99,3 92,6 - D 5501

Ion Cloruro, mx. (5) mg/kg - 1 10894/10895 D 512 (7)

Ion Sulfato, mx. mg/kg - 4 10894/12120 -

Hierro, mx. (8) mg/kg - 5 11331 -Sodio, mx. mg/kg - 2 10422 -

Cobre, mx. (9) mg/kg 0,07 - 10893 -

(1) ASTM: normas de la Sociedad Americana para Mtodos de Ensayos y Materiales; D: letra identificativa del grupo de normas para

petrleo. Podrn ser utilizadas como mtodos alternativos para la evaluacin de las caractersticas en los casos de importacin de

alcohol, con excepcin del mtodo ASTM D4052, que podr ser siempre utilizado como mtodo alternativo para la determinacin

de la masa especfica. (2) Limpio y exento de impurezas (3) Incoloro a levemente amarillo (4) Se aplica en la importacin y distribu-

cin de los siguientes lmites para la masa especfica y el contenido de alcohol de AEHC: 805,0 a 811,0 y 92,6 a 94,7, respectivamente.

(5) Lmites requeridos en la importacin y distribucin, no siendo exigido el anlisis para la emisin del certificado de calidad por

los productores (6) Requerido cuando el alcohol no fuera producido por va fermentativa a partir de la caa de azcar (7) Proce-

dimiento C y modificacin vigente en el ASTM D4806 (8) Debe ser medido cuando existan dudas de contaminacin (9) Debe ser

medido cuando existan dudas de contaminacin y en las Plantas que posean equipos o lneas de cobre o conexiones de este metal.

Tabla 2Norma de Especificaciones de Calidad para el Etanol Combustible Desnaturalizado para Mezclas con

Gasolina en Vehculos de Motor de Encendido por Chispa, ASTM D 4806

Etanol, % volumen, mn. 92,1

Metanol, % volumen, mx. 0,5

Gomas lavadas, mg/100ml, mx. 5,0

Contenido de agua, % volumen, mx. 1 (Nota 1)

Contenido de desnaturalizante, % volumen, mn. 1,96 (Nota 2)

Contenido de desnaturalizante, % volumen, mx. 4,76 (Nota 2)Contenido de cloruros inorgnicos, ppm ms. (mg/L), mx. 40 (32)

Contenido de cobre, mg/kg, mx. 0,1

Acidez (como cido actico CH3COOH), % m (mg/L), mx. 0,007 (56) (Nota 3)

pHe 6,5 9,0

Azufre, ppm msicas, mx. 30

AparienciaLibre de impurezas contaminantes suspendidas

o precipitadas (claro y brillante)

NOTA 1En algunos casos, puede ser necesario un contenido de agua menor para evitar la separacin de fases de la mezcla

gasolina-etanol a muy bajas temperaturas. Esta reduccin del contenido de agua, medida en el momento del despacho, debe

ser convenida entre el suministrador y el comprador. NOTA 2Si el etanol combustible desnaturalizado ha sido preparadomediante la adicin del desnaturalizante al etanol puro despus de ser producido, en lugar de hacerlo durante el proceso de

Continuacin de la tabla 1: Especificaciones del AEAC y del AEHC (ANP, 2002)

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NDICES DE CALIDAD DEL AEAC: RAZONESPARA SU DETERMINACIN

Los principales ndices de calidad del AEAC, estable-cidos en las normas de especificaciones de los paseslderes en su produccin y consumo, son (Reynolds,2002; Hall, 2005):1. Contenido de etanol, % v/v (mn.): Es el ndice ms

importante; determina la capacidad antidetonanteque aporta este oxigenado a la mezcla y permiteconocer el contenido de impurezas (metanol, el

fusel oil y otros alcoholes como el amlico o el iso-amlico) que disminuyen y/o distorsionan el ndicede octano en las mezclas con gasolina.

2. Contenido de metanol, % v/v (mx.): El contenidomximo de metanol en el AEAC esta limitado porconstituir un contaminante inaceptable; el metanolincrementa la presin de vapores de las mezclascon etanol, es menos tolerante al agua y puede sermuy agresivo a ciertos metales y materiales elasto-mricos que conforman el sistema de combustiblede los vehculos.

3. Contenido de gomas lavadas, mg/100ml (mx.):Determina las impurezas de alto punto de ebulli-

deshidratacin, la gravedad especfica en aire 15.56/15.56 C (60/60 F) del etanol no desnaturalizado, debe estar en el inter-

valo 0.79370.7977. NOTA 3 El etanol combustible desnaturalizado puede contener aditivos, como inhibidores de corrosin

y detergentes, que pueden afectar la acidez valorada (acidez como cido actico) del etanol combustible terminado. Aunque

el etanol combustible de base tiene su especificacin de acidez, el efecto de estos aditivos puede producir un incremento

aparente de la acidez barloada en el producto terminado. Contactar al suministrador de etanol, si surge la interrogante sobre

la acidez valorada de su etanol desnaturalizado para verificar que el etanol de base cumple con los valores especificados para

este ndice en 4.1.

Tabla 3Especificaciones del Contrato Futuro de Alcohol Anhidro Carburante

Caractersticas Unidades EspecificacionesMtodos

ABNT (1)/NBR (2) ASTM (3)

Aspecto - (4) Visual

Color - Incolora a suavemente amarilla Visual

Acidez Total (como cido actico) mg/L 30 mx. 9866 D1613

Conductividad elctrica S/m (5) 500 mx. 10547 D1125

Masa especfica a 20 oC Kg/m3 791,5 mx. 5992 D4052

Contenido alcohlicoo

INPM (6) 99,3 min. 5992 -Contenido de etanol (7) % vol 99,3 min. - D5501

Contenido de hidrocarburos (8) % vol 3.0 13993 -

Cobre Mg/kg 0,07 mx. 10893 -

(1) Asociacin Brasilea de Normas Tcnicas .(2) Norma brasilea. (3) Sociedad Americana para Mtodos de Ensayos y Mate-

riales. Los mtodos descritos podrn ser utilizados como mtodos alternativos de evaluacin de las caractersticas en los casos

de importacin de alcohol, con excepcin del mtodo ASTM D4052, que podr ser siempre utilizado como mtodo alternativo

de la determinacin de masa especfica (4) Lmpio y exento de impurezas (5) MicroSiemens/metro (6) Instituto Nacional de

Pesos y Medidas (7) Requerido cuando el alcohol no sea producido por va fermentativa a partir de la caa de azcar (8) Lmites

requeridos para importacin y distribucin; no se exige anlisis para emisin del Certificado de Calidad por los Productores.

cin, insolubles en n-heptano, que pueden obs-truir los filtros del sistema de combustible y pro-ducir depsitos en los inyectores y en el sistema de

vlvulas.4. Contenido de agua, % v/v (mx.): Las mezclas

de etanol y gasolina, tienen un lmite de solu-bilidad en presencia del agua. Esta solubilidadesta influenciada, entre otros, por el contenidode etanol, la temperatura y el contenido dehidrocarburos aromticos de la gasolina. Unamezcla gasolina/alcohol tpica puede mantener

aproximadamente un 0,5 % v/v de agua en sus-pensin a 15,56 oC (60 oF), aunque esta cifra

varia en dependencia de la relacin C/ H. Mayo-res contenidos de agua conducen a la estratifi-cacin de la mezcla, es decir, a la separacin delas fases. En investigaciones realizadas con loscomponentes de la gasolina cubana, se deter-min que las mezclas con alcohol de la naftareformada son las de mayor solubilidad, sepa-rndose en dos fases cuando el contenido deagua es > 1,35 %v/v; otros componentes pre-

sentaron este comportamiento con slo 0,79 1,19 %v/v de agua (Mora, 2004).

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5. Contenido del desnaturalizante, % v/v (mn. mx.):Producto para inutilizar el alcohol como alimento y/oproducto farmacutico. Como desnaturalizantes, nodeben ser usados las cetonas tipo isobutilmetilcetona(4metilpentanoma) que disminuye la estabilidad delcombustible o el queroseno que puede conducir aproblemas en los pistones del motor, entre otras.

Como desnaturalizante, usualmente, se utilizan naftascon un estricto control de calidad de las mismas.6. Contenido de cloruros inorgnicos, ppm (mg/L)

(mx): Pequeos niveles de iones cloruro son corrosi-vos a muchos metales.

7. Contenido de cobre, mg/Kg (mx): El cobre es uncatalizador de oxidacin de los hidrocarburos a bajastemperaturas, que conducen a una rpida formacinde gomas en el motor.

8. Acidez (como cido actico, CH3OOH), % m/m (mg/L)(mx): Las soluciones acuosas de los cidos orgnicosde bajo peso molecular son muy corrosivos, incluso, a

muy bajas concentraciones.9. pHe: La medida de la fuerza del cido puede indi-

carnos la cantidad de cido sulfrico residual o dehidrxido de sodio provenientes de los procesos defermentacin. El pHe < 6.5 puede producir averasen las bombas, corrosin en el inyector y/o exceso dedesgaste en los cilindros. Si el pHe~9 puede causar eldeterioro de las partes plsticas de la bomba de com-bustible. Estos efectos se potencian con el aumentodel contenido de alcohol en las mezclas.

10. Apariencia: Visual, libre de impurezas en suspensin o

precipitadas. Claro y brillante.11. Contenido de azufre, % m/m (mx): Debido a las fuer-tes restricciones ambientales que existen en los EEUU,y en particular, en el Estado de California, el ASTMD4806, en su versin del 2002, incorpor nuevas deespecificaciones para el AEAC y para el desnaturali-zante.

En EEUU, por medio del ASTM D02 Subcommittee A,se recomienda, con mucha fuerza, la utilizacin de aditivosinhibidores de corrosin y llaman la atencin sobre lasreacciones adversas que han tenido lugar entre el azufre ylos aditivos detergentes (Hall, 2005).

CONCLUSIONES

1. Las normas de calidad del AEAC estudiadas, difierenentre s en algunos ndices especificados, en la formade expresarlos y en sus respectivos valores numricos,pero ambas coinciden en la necesidad de establecerlos lmites de propiedades fundamentales como: Con-tenido de etanol, Acidez y Contenido de hidrocarbu-ros, entre otros,

2. El cumplimiento del contenido de agua establecido

es fundamental porque garantiza la estabilidad de lasmezclas y la calidad del producto final.

3. El etanol combustible es un hecho del presente y delfuturo inmediato. Su naturaleza renovable y su menorimpacto negativo en el medio ambiente en relacin alos combustibles fsiles por dems, en franca extin-cin lo convierten en el combustible sustentablems atractivo de la actualidad. Usado con moderacin,de forma racional y sin afanes de lucros globalizados,

constituye una opcin favorable desde el punto devista econmico y ambiental..

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