La gasolina es una mezcla de hidrocarburos derivada del petróleo que se utiliza como combustible en motores de combustión interna. Tiene un poder calorífico muy elevado, de unos 46 MJ / kg.
La gasolina es un líquido fácilmente inflamable, incoloro, no tan denso como el agua (densidad relativa: 0,70 hasta 0,75). La gasolina se obtiene del petróleo por destilación directa, entre 60 ° y 200 ° C, o bien por craqueo de las fracciones pesadas.
Desde el punto de vista químico, la gasolina es una mezcla de alcanos, cicloalcanos y compuestos aromáticos de 4 a 10 átomos de carbono y, en ocasiones, de alquenos. La gasolina se utiliza principalmente como carburante en los motores de combustión interna. Por este motivo, este combustible debe tener un elevado poder antidetonante, que se mide por el índice de octano (octano).
Este poder antidetonante se puede mejorar por variación de la composición química, por procedimientos de refinación (craqueo, reforming, isomerización, etc.) y por la adición de antidetonantes (tetraetilplom). También se utiliza como disolvente en muchas aplicaciones, y la volatilidad deseada es obtenida por variación del punto final de destilación.
Composición de la gasolina
La gasolina se puede considerar como una mezcla de hidrocarburos, principalmente octano y nona. En general, se denomina nafta a la fracción del petróleo cuya temperatura de ebullición se encuentra entre 28 y 175 °C, aunque este rango puede variar dependiendo de las necesidades comerciales de cada refinería. Esta fracción se subdivide en nafta ligera (con un punto de ebullición de hasta unos 100 °C) y nafta pesada (el resto).
La nafta ligera, que tiene un índice de octano cercano a 70, es uno de los componentes de la gasolina. En cambio, la nafta pesada no tiene la calidad necesaria para ser utilizada directamente en la producción de gasolina, por lo que se somete a un proceso de reformado catalítico. Este proceso químico no solo mejora el índice de octano de la nafta pesada, sino que también produce hidrógeno.
Además de la nafta ligera y la nafta reformada, otros componentes empleados en la formulación de gasolina comercial incluyen la nafta de FCC, la nafta ligera isomerizada, la gasolina de pirólisis desbenzenizada, butano, butenos, MTBE, ETBE, alquilato y etanol. Las fórmulas utilizadas en cada refinería pueden variar, incluso dentro de las mismas compañías, dependiendo de las unidades de proceso disponibles y de las estaciones del año (verano o invierno).
La nafta de FCC, obtenida a través del proceso de fluido catalítico cracking (FCC) a partir de gasóleo pesado, puede contener hasta 1000 ppm de azufre si no se refina. Este tipo de nafta está compuesto aproximadamente por un 40% de aromáticos y un 20% de olefinas. Sus índices de octano (MON/RON) rondan los 80/93.
La nafta ligera isomerizada se obtiene a partir de la nafta ligera de destilación directa, mediante un proceso que utiliza catalizadores sólidos a base de platino/aluminio o zeolitas. Este componente es libre de azufre, benceno, aromáticos y olefinas, y sus índices de octano (MON/RON) se sitúan alrededor de 87/89.
La gasolina de pirólisis desbenzenizada es un subproducto de la producción de etileno a partir de nafta ligera. Está compuesta en su mayoría por un 50% de aromáticos (como tolueno y xilenos) y un 50% de olefinas (como isobuteno y hexeno). Contiene aproximadamente 200 ppm de azufre. El benceno presente en su composición suele ser purificado y comercializado como materia prima petroquímica. Los índices de octano (MON/RON) de esta gasolina se encuentran entre 85/105.
El alquilato se obtiene a partir de isobutano y butenos, utilizando un proceso que emplea catalizadores ácidos, como ácido sulfúrico o ácido fluorhídrico. Este componente es libre de azufre, benceno, aromáticos y olefinas, y sus índices de octano (MON/RON) rondan los 94/95.
Fórmula de la gasolina
La fórmula química de la gasolina no es una única fórmula fija, ya que es una mezcla compleja de muchos hidrocarburos. Sin embargo, la gasolina se compone principalmente de compuestos orgánicos que tienen entre 4 y 12 átomos de carbono. Los principales tipos de hidrocarburos presentes en la gasolina incluyen:
- Alcanos (parafinas): Hidrocarburos saturados, como el octano (C₈H₁₈).
- Cicloalcanos (nafténicos): Hidrocarburos cíclicos saturados.
- Aromáticos: Hidrocarburos con anillos bencénicos, como el tolueno (C₆H₅CH₃) y xileno (C₆H₄(CH₃)₂).
- Olefinas (alquenos): Hidrocarburos insaturados, aunque en menor cantidad.
La mezcla varía según la refinería, la temporada y el tipo de gasolina, pero algunos de los principales componentes incluyen:
- Octano (C₈H₁₈): Componente importante de la gasolina debido a su índice de octano, que es crucial para la combustión eficiente en los motores.
- Tolueno (C₆H₅CH₃): Un hidrocarburo aromático que mejora la octanización.
Origen y extracción
La nafta también se obtiene a partir de la conversión de fracciones pesadas del petróleo (gasóleo de vacío) en unidades de proceso denominadas FCC (craqueo catalítico fluidizado) o de hidrocracatge.
Deben cumplirse una serie de especificaciones requeridas para que el motor funcione bien y otras de tipo ambiental, ambas reguladas por la ley en la mayoría de los países. La especificación más característica es el índice de octano, que indica su tendencia a detonar.
Hay diferentes tipos de gasolinas comerciales, clasificadas en función de su índice de octano. La gasolina más vendida en Europa (2004) tiene un MON mínimo de 85 y un RON mínimo de 95.
Generación de dióxido de carbono a partir de la gasolina
Aproximadamente se generan 2.36kg de dióxido de carbono (CO2) al quemar 1 litros de gasolina que no contiene etanol. A partir de 1 litro de combustible diesel se generan 2.69 kg de CO2.
La EIA de EE. UU. Estima que el consumo de combustible de motor y gasolina (destilado) de EE. UU. Para el transporte en 2015 resultó en la emisión de aproximadamente 1,105 millones de toneladas métricas de CO 2 y 440 millones de toneladas métricas de dióxido de carbono , respectivamente, para un total de 1,545 millones de métricas toneladas de CO2 . Este total fue equivalente al 83% del total de emisiones de dióxido de carbono del sector del transporte de los EE. UU. Y equivalente al 29% del total de emisiones de dióxido de carbono relacionadas con la energía de los EE. UU. En 2015.
La mayor parte de la gasolina minorista que ahora se vende en los Estados Unidos contiene alrededor del 10% de etanol combustible (o E10) por volumen. Quemar un galón de E10 produce aproximadamente 17.68 libras (8.02 kg) de dióxido de carbono que se emite a partir del contenido de combustibles fósiles.
Si se consideran las emisiones de dióxido de carbono de la combustión de etanol, se producen alrededor de 18,95 libras (8,60 kg) de dióxido de carbono cuando se quema un galón de E10. Se producen alrededor de 12,73 libras (5,77 kg) de dióxido de carbono cuando se quema un galón de etanol puro.