Combustible Diesel

Durante la destilación fraccionada del petróleo y después de haber extraído las fracciones de gases, bencinas, gasolina y queroseno comienza a destilar la fracción correspondiente al combustible Diesel, esta fracción está constituida principalmente por hidrocarburos muy poco volátiles de carácter ligeramente aceitoso que se usa como combustible para los motores Diesel y que varía de país en país de acuerdo a los estándares nacionales y al petróleo natural utilizado como fuente de materia prima. Pueden distinguirse en algunos países mas de un tipo de combustible Diesel, los ligeros que se usan para motores de transporte por carretera y los pesados que se usan en los grandes motores de ferrocarril y navales.

El índice que caracteriza al combustible Diesel es el número de cetano.



Descripción del combustible


El combustible diesel es una mezcla compleja de hidrocarburos compuesta principalmente de parafinas y aromáticos, con un contenido de olefina que alcanza solamente a un pequeño porcentaje por volumen. La combustibilidad de un combustible diesel en los motores diesel se caracteriza por su número de cetano, el cual es una medida de su capacidad para ser sometido a ignición de compresión, bajo condiciones de prueba estándar. Los combustibles con un número mayor de cetano se queman más fácilmente en los motores de ignición de compresión.

Los contaminantes más importantes que se deben controlar en los motores diesel son el material particulado y NOx. Un número de propiedades del combustible diesel se han asociado a las emisiones de estos contaminantes de motores diesel. Los constituyentes del diesel que son de particular interés son la curva de destilación, densidad, azufre, PAHs, y cetano. La destilación, densidad y, hasta cierto grado, el control de PAH van de la mano, ya que el diesel con un punto de ebullición final más bajo tiende a tener menor densidad y menores PAHs. Además, se han conducido estudios que examinan los efectos sobre las emisiones de motores diesel como un resultado de agregar compuestos oxigenados a los combustibles diesel.

El impacto de un cambio en particular en la composición del combustible puede ser diferente, dependiendo del nivel de emisiones relativas de los motores. Las emisiones de los motores con proporciones de emisiones de base altas ( generalmente diseños más antiguos ) tienden a ser más sensibles a los cambios en la composición de combustible que aquellas de motores con proporciones de emisiones base menores ( que tienden a ser diseños más nuevos ). Es importante observar que cambios en todas las propiedades de los combustibles han demostrado tener, en la mayoría, pequeños impactos sobre las emisiones de los motores con proporciones de emisiones bases bajas. Una excepción es que reducir el S desde 0,30% hasta 0,05% da relativamente grandes beneficios; reducir el S desde 0,05% a menores niveles tiene beneficios directos mínimos, pero como se debate más abajo, es necesario para hacer posible que tecnologías avanzadas puedan causar reducciones muy sustanciales de los NOx y MP del diesel.

Además de los estudios acerca de los efectos de la composición del combustible sobre las emisiones de los motores diesel de carga pesada, se han realizado numerosos estudios sobre motores usados en automoviles de pasajeros y camiones de carga liviana. Un estudio comprehensivo de los impactos de la composición del combustible sobre las emisiones diesel de los vehículos de carga liviana, se llevó a cabo como parte de los European Programs on Emissions, Fuels and Engine Technologies (EPEFE) ( 1 ). Este estudio investigó el impacto de la densidad, número de cetano. T95, y contenido de aromáticos policíclicos de los combustibles diesel sobre las emisiones de vehículos de carga liviana vendidos en Europa. El programa involucró 19 vehículos, 14 de los cuales tenían motores de inyección indirecta. Estos motores actualmente dominan el mercado, pero se espera que sean suplantados en los próximos años por motores de inyección directa, debido a que estos últimos tienen mayor eficiencia de combustible.

Aunque hay algunas diferencias en términos de la magnitud de los efectos de la composición de los combustibles sobre las emisiones de los vehículos con motores de inyección indirecta y directa, el impacto direccional sobre las emisiones es generalmente el mismo.

Una comparación del impacto sobre los vehículos de carga industrial y de carga liviana indica que hay algunas instancias donde al cambiar una propiedad de combustible diesel se espera que haya un impacto direccional opuesto sobre las emisiones, dependiendo de si el combustible se está usando en un motor de carga industrial o en un vehículo de carga liviana. Lo más notable es el incremento en las emisiones NOx de los motores de inyección directa de carga liviana, en respuesta a un decaimiento en la densidad del combustible, y los aumentos en las emisiones NOx de los motores de inyección directa e indirecta de carga liviana, respondiendo a un decaimiento en la temperatura de T95. ( 2 ) Por otro lado, las experiencias del combustible diesel sueco EC1 (Environmental class 1) (azufre ultra bajo, PAH y concentraciones de aromáticos), a pesar de bajo T95, muestra una reducción de emisiones de NOx y, además, muy bajas emisiones de PAH y de aromáticos.

Azufre
El azufre se encuentra naturalmente en el petróleo crudo y la cantidad de azufre del diesel "straight run" (diesel obtenido del fraccionamiento del petróleo crudo sin mayor procesamiento) está correlacionada con el contenido de azufre crudo. El particulado de sulfato y las emisiones SOx, ambos contaminantes dañinos, son emitidos en directa proporción al contenido de azufre en el combustible diesel. El MP de sulfato contribuye directamente a las emisiones de MP 10 y de MP 2,5 con sus asociados efectos adversos para la salud y el ambiente. El SO2, una fracción del SOx, es un contaminante de criterio con efectos adversos asociados. Además, parte de los SOx son transformados en la atmósfera a MP de sulfato con los efectos nocivos asociados que se observaron para el MP

Se ha determinado que el MP de diesel es un cancerígeno humano, según el California Air Resources Board. El MP de diesel tiene tres constituyentes primarios - un centro carbonoso, una fracción orgánica soluble (SOF), la cual se asienta sobre la superficie del centro, y una mezcla de SOx y agua que también se asienta sobre la superficie del centro. Bajar el azufre en el combustible disminuye la fracción de SOx de MP y , por ende, disminuye la masa total de los MP emitidos.

En la literatura, el término diesel de azufre bajo (LSD) se usa a veces por diferentes fuentes para los niveles de azufre que van desde 15 ppm a 50 ppm. Dentro del Infopool, no se usará el término diesel de azufre bajo (LSD) , excepto en las citas textuales, y se referirá a niveles de azufre de 50 ppm o menos. El diesel con azufre ultra bajo (ULSD) contiene 15 ppm o menos ( 3 ) ( 4 ). El diesel que contiene 10 ppm o menos se llama "sin azufre"( w1 ).

La UE y Norte América están planeando moverse hacia límites de azufre de 10 y 15 wt ppm ( también llamado "sin azufre") en diesel, respectivamente, durante mediados y la última mitad de esta década, para hacer posible el aprovechar las tecnologías de reducción de emisiones de diesel avanzadas que tienen extremadamente baja tolerancia para el azufre, tales como trampas de particulado y de NOx y catalizadores de de-NOx de mezcla pobre. Estos dispositivos pueden hacer que los vehículos diesel sean tan o más limpios que los vehículos a GNC.

Un reciente estudio resumió los impactos del azufre del combustible diesel en las emisiones de vehículos diesel ( Sulfur - The Lead of the New Century: The Need For and Benefits of Reducing Sulfur in Gasoline & Diesel Fuel, Katherine O. Blumberg, Michael P. Walsh , Charlotte Pera). Sus principales descubrimientos se resumen más abajo.

Sin controles de emisiones
En los vehículos diesel, reducir el azufre no solamente baja las emisiones SO2, también puede reducir significativamente las emisiones de partículas. En el escape rico en oxígeno de los vehículos diesel, un porcentaje de SO2 formado durante la combustión se oxida a SO3, el cual se disuelve en el vapor de agua presente para formar vapor de ácido sulfúrico (H2SO4). El H2SO4 es una de las pocas sustancias que son capaces de nucleación homogénea, lo que , además de la formación de hollín, parece ser el mecanismo primario para la iniciación de partículas ultra finas en el escape de diesel, produciendo partículas recién formadas de alrededor de 1 nm (nanometros). A pesar de que las partículas de sulfatos dan cuenta de sólo una pequeña fracción del volumen o masa de partícula, ella es responsable de una gran fracción de números de partículas. Y las nanopartículas de sulfato proveen un área relativamente grande de superficie sobre la cual las especies HC se condensan, lo que provoca un crecimiento de partículas y también incrementa la toxicidad de ellas.

Incluso sin el beneficio de controles de emisiones adicionales, el reducir los niveles de azufre en el diesel lleva a bajar las emisiones de MP totales y a un decrecimiento sustancial en la mutagenicidad y toxicidad del material particulado formado. Una serie de oportunidades de testeos ha apoyado esta conclusión. En Dinamarca, una reducción en los niveles de azufre del combustible desde 440 a 70 ppm llevó a una reducción de 56% en los números de partículas emitidas de los vehículos diesel. El testeo sobre camiones diesel japoneses demostró que una reducción en el azufre del combustible desde 400 a 2 ppm cortaba la masa de emisiones MP a la mitad. En testeos de camiones diesel de carga pesada en los EE UU, una caida en el azufre del combustible desde 368 a 54 ppm produjo una reducción de 14% en las emisiones de MP

En adición a estas emisiones MP primarias, las emisiones de SO2 pueden llevar a la formación de partículas secundarias, a medida que las partículas se forman en el aire ambiente. Modelos de EPA estiman que sobre el 12% del SO2 emitido en áreas urbanas se convierte en la atmósfera en MP de sulfato


Con control de emisiones


Catalizadores de oxidación diesel
A pesar de no ser tan masificados como los catalizadores de tres vías (TWC) en los vehículos a gasolina, los catalizadores de oxidación diesel (DOCs) son la tecnología de control de emisiones de post- tratamiento más común que se puede encontrar en los vehículos diesel actuales. Los catalizadores de oxidación pueden aumentar la tasa de oxidación de SO2, llevando a espectaculares aumentos en las emisiones de nanopartículas de sulfato. La conversión de sulfato también depende de la eficiencia total del catalizador, con catalizadores más eficientes capaces de convertir cerca del 100% del SO2 en el escape a sulfato. En operación a alta temperatura, generada por alta velocidad o condiciones de operación de carga, el DOC acelera la oxidación del SO2, aumentando la formación de partículas de sulfato. Un DOC, cuando se usa con combustibles de mayor azufre, puede aumentar importantemente las emisiones de las partículas más pequeñas y potencialmente más dañinas. El azufre también atrasa el "light-off" del DOC, aumentando las emisiones de arranque en frío.

Filtros de particulado diesel
El filtro de particulado diesel de regeneración contínua (CR-DPF) y el filtro de particulado diesel catalizado (CDPF) son dos ejemplos del control de MP con regeneración pasiva. Los dispositivos CR-DPF y CDPF pueden logar 95% de eficiencia para el control de emsiones de MP con combustible de azufre de 3 ppm. Pero la eficiencia baja a cero con combustible azufre 150 ppm y las emisiones de MP en realidad más que se duplican sobre la línea básica del combustible azufre 350 ppm. El incremento en la masa de MP con el azufre del combustible viene mayoritariamente del agua ligada al ácido sulfúrico. Las emisiones de hollín también aumentan con el combustible de mayor azufre, pero incluso con el combustible de 350 ppm de azufre los DPFs mantienen cerca de un 50% de eficiencia para el MP de no-sulfato. Los sistemas finalmente pueden recuperar la eficiencia de control de MP original con un retorno al uso de combustibles de azufre bajo, pero la recuperación demora un tiempo, debido al almacenamiento de sulfato sobre el catalizador.

El azufre también aumenta la temperatura necesitada para que tenga lugar la regeneración del filtro. Cuando se va de un combustible de azufre de 3 a 30 ppm , la temperatura de escape requerida para la regeneración de ambos tipos de filtros se incrementó en aproximadamente 25°C. El CDPF requirió temperaturas mayores consistentemente, pero se mantuvo estable sobre los 30 ppm, mientras la temperatura requerida continuó incrementándose para el CR-DPF.

Con el uso de combustible de azufre bajo, los filtros de particulado diesel proveen efectivos controles de partículas a través del rango de tamaño de estas, incluso para las más pequeñas, consideradas las más peligrosas para la salud humana. Los diesel con filtros de particulado generan emisiones de MP comparables a los vehículos a gas natural comprimido (GNC) los que a menudo son promocionados como una alternativa de bajas emisiones respecto del diesel. Un vehículo que usa un combustible de bajo azufre y un DPF puede, de hecho, reducir las emisiones de MP totales por debajo de las de un vehículo GNC. Además, el carbón elemental, también conocido como carbón negro, es virtualmente eliminado por un DPF. El carbón elemental parece ser responsable de más del 90% de la absorción de luz de los aerosoles atmosféricos, y recientemente ha sido implicado como un factor importante en el calentamiento global, lo que resalta el potencial para los DPFs, con uso de un combustible de bajo azufre, para reducir de forma importante el impacto en el calentamiento por parte de los vehículos diesel.

Además, los filtros de particulado proveen un efectivo control de las emisiones de CO y HC, el cual es menos impactado por el azufre del combustible. Los DPFs reducen en gran medida las emisiones de benceno, hidrocarburos aromáticos policíclicos, alkenos, tales como el butadieno 1,3 y otros contaminantes gaseosos dañinos y no regulados. La eficiencia medida para el control de CO fue entre 90 y 99%, y para el HC fue entre 58 y 82%, teniendo como resultado de 1 a 2 órdenes de emisiones menores en magnitud para estos contaminantes que para la gasolina y vehículos GNC.

Sistemas de control de NOx
Dos diferentes tecnologías, los sistemas de adsorbedores de NOx y la reducción catalítica selectiva (SCR), son las alternativas más destacadas para el control adicional de NOx.

Los adsorbedores de NOx también se conocen como Catalizadores de Almacenamiento de NOx o Trampas de NOx con alta proporción de aire (LNT). Las trampas de NOx almacenan azufre muy eficientemente. Las emisiones de SO2, almacenadas como sulfatos sólidos, están mucho más férreamente pegadas al sustrato y necesitan de temperaturas más altas para ser removidas. Luego de un período de tiempo el azufre del combustible, incluso en niveles bajos, va a llenar la capacidad de la trampa, lo que causará que el almacenamiento de NOx, y la eficiencia de la conversión decline significativamente.

La regeneración de la trampa y la liberación del azufre almacenado representan un obstáculo técnico adicional para los motores diesel porque las temperaturas de escape son menores y menos controlables que en los motores de gasolina. Y los motores diesel turboalimentados en particular, no pueden lograr temperaturas requeridas para la desulfurización bajo condiciones de conducción en la ciudad. Además de la penalización de combustible al incrementar la proporción de combustible a aire, los motores diesel tienen una capacidad limitada para operar con riqueza de combustible debido a inaceptables niveles de humo y emisiones HC que pueden producirse.

Las lógicas de regeneración y de control de desulfatación bajo condiciones momentáneas son el desafío técnico más grande que enfrentan los adsorbedores de NOx. El optimizar el sistema para máxima eficiencia y mínima penalización del combustible, lo que ya es un desafío, se complica aún más por la variabilidad en la operación y las preocupaciones de durabilidad.

Reducción Catalítica Selectiva (SCR): donde una solución de úrea es inyectada antes del catalizador, está emergiendo como la tecnología líder en reducción de NOx en Europa para cumplir con los estándares de diesel de carga pesada Euro IV y Euro V. El motor es afinado para bajo MP y alta economía de combustible. Esto elimina la necesidad de un DPF, debido a estándares de MP menos estrictos en Europa, en comparación con los EEUU, pero aumenta las emisiones NOx por sobre los estándares. Las normas pueden cumplirse con un sistema SCR que tenga una eficiencia de conversión de NOx entre 65-80%. Además, los beneficios de la economía del combustible, incluso eliminando el reductante, pueden ser tan altos como un 7%.

Mientras altos niveles de eficiencia se pueden lograr para las fuentes móviles, el uso de SCR en los vehículos presenta diversos obstáculos. Con la potencia variable requerida por los sistemas de vehículos, puede ser difícil lograr una dosificación precisa de úrea, necesitándose el uso de un catalizador de oxidación corriente abajo para evitar que la úrea no reaccionada sea emitida como amoníaco, el cual tiene impactos crónicos y agudos sobre la salud humana. El azufre del combustible va a aumentar las emisiones de MP del catalizador de oxidación ubicado corriente abajo. Reacciones de azufre en sistemas SCR basados en úrea pueden también formar bi-sulfato de amonio, un severo irritante respiratorio .

Tecnologías de modificación (Retrofit)
Donde esté disponible el combustible de bajo azufre , las tecnologías de modificación pueden reducir las emisiones de los vehículos existentes de forma importante. Catalizadores de oxidación y los filtros de particulados para los vehículos diesel de carga pesada son las tecnologías de modificación más comunes. Proyectos recientes también han incluido EGR en combinación con un DPF, para el control simultáneo de NOx y MP. Mientras que los DOCs son menos sensibles al azufre que la tecnología de filtro de particulado, el incrementar los niveles de azufre en el combustible tiene como consecuencia una reducida eficiencia de la conversión del catalizador y puede llevar a un incremento de la formación de sulfato, lo que resulta en emisiones de partículas incluso mayores que la operación sin un catalizador. Los DPFs también son una opción fácil y mucho más efectiva de modificación, pero requieren al menos del uso de combustible de azufre bajo.

Suecia comenzó un programa de incentivo de impuestos hace 10 años para promocionar la introducción de combustible diesel con azufre ultra bajo. El combustible diesel de <10 ppm (en la práctica 1 - 3 ppm) de Suecia tiene ahora una porción de mercado de 98 - 99%. Esto ha facilitado la introducción de más de 6.500 buses y camiones equipados con DPFs.

Volatilidad
El combustible diesel consiste en una mezcla de hidrocarburos que tienen diferente peso molecular y puntos de ebullición. Como resultado, mientras parte de él se evapora al ser calentado, el punto de ebullición del restante aumenta. Este hecho se usa para caracterizar la variedad de hidrocarburos en el combustible en la forma de una "curva de destilación" que especifica la temperatura a la cual un 10%, 20%, etc. de los hidrocarburos se han evaporado. Un bajo 10% de punto de ebullición se asocia con un contenido importante de hidrocarburos relativamente volátiles. Los combustibles con esta característica tienden a exhibir emisiones de HC un tanto mayores que otros. Los combustibles con una menor temperatura de destilación de punto final tienden a dar menores emisiones de masa de particulado, como lo hacen los contenidos reducidos de aromáticos y de poliaromáticos.

Contenido de hidrocarburo aromático
Los hidrocarburos aromáticos son componentes de hidrocarburo que contienen una o más estructuras de anillos "como benceno". Se diferencian de las parafinas y naftenos, los otros constituyentes mayores de hidrocarburos en el combustible diesel, los cuales no poseen tales estructuras. Comparados a estos otros componentes, los hidrocarburos aromáticos son más densos, tienen cualidades de autoignición más pobres, y producen más hollín en el quemarse. Comúnmente, el combustible diesel "straight run" producido por la simple destilación del petróleo crudo es bastante bajo en hidrocarburos aromáticos. Sin embargo, el fraccionamiento catalítico del petróleo residual para aumentar la producción de gasolina y diesel tiene como resultado un contenido aromático elevado . Un típico diesel "straight run" puede contener 20% a 25% de aromáticos por volumen, mientras que una mezcla diesel catalíticamente fraccionado podría tener aromáticos en un 40% a 50%.

Los hidrocarburos aromáticos tienen cualidades de autoignición pobres, de modo tal que los combustibles diesel que contienen una alta fracción de aromáticos tienden a tener bajos números de cetano. Los valores típicos para el diesel puro están en el rango de 50-55; aquellos para los combustibles diesel altamente aromáticos están típicamente entre 40 a 45, y pueden ser incluso menores. Esto produce más dificultad en los arranques en frío, un incremento en el ruido de combustión, alza de HC y NOx debido al atraso mayor en la ignición.

El incremento en el contenido de aromático también está correlacionado con mayores emisiones de partículas. Los hidrocarburos aromáticos tienen una mayor tendencia a formar hollín en la combustión, y la calidad de combustión más pobre también parece aumentar las emisiones de particulado SOF. Un incremento en el contenido aromático también puede ser correlacionado con el incremento de la mutagenicidad del SOF, posiblemente debido a mayores emisiones PNA y nitro-PNA. También hay algo de evidencia de que los combustibles más altamente aromáticos tienen una mayor tendencia a formar depósitos sobre los inyectores de combustibles y otros componentes importantes. Tales depósitos pueden interferir con la mezcla apropiada de combustible/aire, subiendo en gran parte las emisiones de PM y HC.

Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH) se incluyen en el gran número de componentes presentes en el grupo de contaminantes no regulados emitidos desde los vehículos. Las emisiones de escape PAH ( aquí definidas como de tres estructuras de anillos o más) son distribuidas entre particulado y fases semivolátiles. Algunos de estos compuestos en el grupo de los PAH son mutagénicos en el test de Ames e incluso en algunos casos causan cáncer en los animales, después de experimentos en que se han pintado sus pieles. A causa de esto, es importante limitar las emisiones de PAH de los vehículos, especialmente en áreas urbanas de alto tráfico y densamente pobladas. Un factor importante que afecta las emisiones de PAH de los vehículos es la selección de combustible y los componentes de éste. Una relación lineal existe entre un ingreso de PAH en el combustible y las emisiones de PAH. La emisión de PAH en el escape consiste en PAH no quemado a través del ingreso del combustible y PAH formado en el proceso de combustión. Al seleccionar una calidad de combustible diesel con bajo contenido de PAH ( # 4 mg/l, suma de PAH (esto es, PAH individual ( fenantreno a coroneno (montos sumados juntos ) las emisiones de escape PAH se reducirán hasta aproximadamente 80% comparadas con combustibles diesel con contenidos de PAH mayores que 1g/l (suma de PAH). Al reducir los contenidos de PAH en el combustible diesel comercialmente disponible, las emisiones de PAH hacia el ambiente serán reducidas. Por ejemplo, el combustible diesel sueco tiene un contenido de aromático de menos de un 5% y PAH "no medible".

Otras propiedades del combustible
Otras propiedades del combustible pueden también tener un efecto sobre las emisiones. La densidad del combustible, por ejemplo, puede afectar la masa del combustible inyectado a la cámara de combustión, y, de este modo, también a la proporción aire/combustible. Esto es debido a que las bombas de inyección de combustible miden el combustible por volumen, no por masa, y el combustible más denso contiene mayor masa en el mismo volumen. La viscosidad del combustible también puede afectar las características de inyección de combustible, y, por ende, la proporción de mezcla. La corrosividad, limpieza y propiedades lubricantes del combustible también pueden afectar la vida útil del equipamiento de inyección de combustible - posiblemente contribuyendo a excesivas emisiones en uso, si el equipamiento se desgasta prematuramente.

Aditivos de combustibles
Varios tipos genéricos de aditivos de combustible diesel pueden tener un efecto importante sobre las emisiones. Estos incluyen realzadores de cetano, inhibidores de humo, y aditivos detergentes. Además, la investigación de los aditivos se ha dirigido específicamente a la reducción de emisiones en años recientes.

Los realzadores de cetano se usan para aumentar las cualidades de autoignición del combustible diesel. Estos componentes (generalmente nitratos orgánicos) con frecuencia se adicionan para producir el impacto adverso de los combustibles con altos aromáticos sobre el arranque en frío y el ruido de la combustión. Estos componentes tambien parecen reducir los impactos adversos de los hidrocarburos aromáticos sobre las emisiones de HC y MP, aunque las emisiones de MP con el realzador de cetano son generalmente todavía un tanto mayores que aquellas de un combustible de mayor calidad capaz de conseguir el mismo nivel de cetano sin el aditivo. En el estudio holandés citado anteriormente, no se pudieron detectar efectos significativos de los aditivos mejoradores de cetano sin ceniza sobre los NOx o los particulados.

Los aditivos inhibidores de humo son componentes orgánicos de calcio, bario, o (a veces) magnesio. Adicionados al combustible diesel, estos componentes inhiben la formación de hollín durante del proceso de combustión, y, por ende, reducen en gran forma las emisiones del humo visible. Sus efectos sobre el SOF particulado no están totalmente documentados, pero un estudio ha demostrado un aumento significativo en el contenido de PAH y mutagenicidad del SOF con un aditivo de bario. Las emisiones de sulfato particulado son muy elevadas con estos aditivos, ya que todos ellos forman con facilidad sulfatos de metal sólidos estables, los cuales son emitidos en el escape. El efecto total de reducir el hollin y de aumentar las emisiones de sulfato de metal pueden ser o un incremento o una baja en la masa de particulado total, dependiendo del nivel de emisiones de hollín al principio y la cantidad de aditivo usado.

Aditivos detergentes (a menudo, empacados en combinación con un realzador de cetano) ayudan a prevenir y remover los depósitos de coke sobre las puntas del inyector de combustible y otros lugares vulnerables. Al mantener de ese modo la nueva inyección de combustible y las características de mezcla, estos depósitos pueden ayudar a bajar las emisiones en uso de MP y HC. Un estudio para la California Air Resources Board estimó que el aumento en las emisiones de MP debido a los problemas de inyectores de combustibles de los camiones en uso está siendo de más del 50% que los niveles de emisiones de los vehículos nuevos. Una fracción significativa de este exceso es incuestionablemente debida a los depósitos en los inyectores de combustible.

Existe la imperiosa necesidad de poner aditivos lubricantes al diesel de azufre bajo. Estos pueden ser aditivos específicos de la industria de aditivos o un poco porcentaje de, por ejemplo, RME.

Requerimientos de infraestructura
A menos que se haga un procesamiento especial, las fracciones de destilado contendrán azufre en proporción al contenido de azufre del petróleo crudo (esto es, petróleo crudo con alto contenido de azufre va a producir combustible diesel con alto contenido de azufre ) ( 5 ). Para producir combustible de bajo azufre , las refinerías deben estar adaptadas para extraer el azufre, por ejemplo; el hidrógeno debe estar disponible para el proceso de remoción de azufre. Además, una infraestructura apropiada de distribución debe ser instalada, que mantenga el LSD separado del diesel regular para evitar la contaminación de azufre del LSD ( w2 ).

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Consideraciones de Costo
Un estudio reciente resumió los costos asociados con bajar los contenidos de azufre en el combustible diesel (Sulfur - The Lead of the New Century:The Need For and Benefits of Reducing Sulfur in Gasoline & Diesel Fuel, Katherine O. Blumberg, Michael P. Walsh , Charlotte Pera). Sus principales descubrimientos están resumidos más abajo.

Un informe preparado para el Asia Development Bank estimó los costos asociados con bajar los niveles de azufre en el combustible diesel a través de Asia. Los estándares de azufre en los países incluidos varían desde 500 a 10.000 ppm para el diesel, con un estándar promedio de 2- 3.000 ppm. El estudio encontró que los costos son más o menos constantes, en cerca de 4 centavos/galón, (=1 centavo/litro) para niveles de productos que van de 1.000 a 250 ppm de azufre. Los costos se elevan al doble cuando se hace el salto desde 250 a 50 ppm en el producto, pero permanecen más o menos constantes un poco sobre los 10 centavos/galón (=2,5 centavos/litro) para el combustible diesel de 10 y 50 ppm de azufre (Enstrat 2002).

Las estimaciones en el estudio del Asia Development Bank son más o menos el doble de los costos a mediano plazo que se reportaron en el estudio de Trans-Energy para China.

El estudio de Trans-Energy modeló los costos de mejorar la calidad de combustible de transporte en China. Comenzando desde una línea básica de 800 a 1.000 ppm de azufre en la gasolina y diesel con azufre 2.000 ppm, los costos variaron dependiendo de la calidad de combustible lograda finalmente y el período de tiempo sobre el cual se extendió la inversión.

En el mediano plazo, para cumplir con los objetivos 2005, los aumentos totales en los costos de combustible diesel iban de 1,9 centavos/galón (=0,5centavos/litro) , para lograr una oferta a nivel nacional de diesel de azufre 500 ppm, hasta 2,1 centavos /galón (=0,6centavos/litro) para el diesel de azufre 350 ppm. Desde una línea base de azufre 500 ppm, el costo se elevó a solo 2,0 centavos /galón (=0,55 centavos/litro) para proveer combustible con azufre de mayor calidad 50 ppm para las áreas urbanas contaminadas, hasta un 35% de la oferta total. Todos los escenarios de largo plazo hasta el 2010 tuvieron un precio de 3,2 centavos/galón (=0,8 centavos/litro) para lograr una línea básica de diesel con azufre 350 ppm, con hasta un 40% del país recibiendo diesel con azufre 50 ppm.

Los costos asociados con la desulfurización de la gasolina fueron más o menos la mitad de los costos para el diesel en todos los escenarios. En el mediano plazo, los aumentos en los costos de la gasolina iban de 0,8 centavos/galón (=0,2 centavos/litro) , para lograr una oferta a nivel nacional de una gasolina con azufre de 500 ppm, hasta 1,1 centavos/galón (=0,3 centavos/litro) para reducir los niveles de azufre a 150 ppm. Todos los escenarios de más largo plazo para el costo de la gasolina de 1,5 centavos/galón (=0,4 centavos/litro) para una gasolina con azufre de 150 ppm como la línea base y hasta un 40% del país recibiendo gasolina con azufre 50 ppm (Trans-Energy 2002).

Experiencias y penetración de mercados
Combustible diesel de muy bajo azufre ha estado disponible en países escandinavos durante muchos años y está comenzando a expandirse rápidamente, también, en otros países industrializados. Para el 2005, el combustible diesel con un máximo de 10 ppm de azufre estará ampliamente disponible a través de la Unión Europea. Para el 2006, la mayor parte del combustible diesel en ruta en los EE UU debe tener menos de 15 ppm de azufre. En Hong Kong, el combustible diesel actualmente está bajo los 50 ppm de azufre.

En 1998, la industria automotriz hizo una propuesta de especificaciones de combustible en todo el mundo, relacionada con differentes niveles de requerimientos de emisiones. ( 7 ). La "Carta Mundial de Combustibles" se actualiza periódicamente.

Un problema común, en especial en los países latinoamericanos, es la adulteración del combustible. Este se mezcla con kerosén, solventes y otros componentes. Esto se puede realizar en la etapa de producción, o de distribución, o en el punto de ventas o por parte del usuario final, por lo general, para reducir el costo por litro de combustible. La adulteración puede tener drásticos efectos sobre las emisiones., aunque tiende a bajar los niveles de azufre por medio de sus efectos de dilución (kerosén).


Desafíos


A medida que el uso de diesel limpio crezca en los EE UU y Europa durante el período que va desde el 2005 al 2010, la oferta a nivel mundial debiera aumentar. Las tecnologías de reducción de azufre también estarán más disponibles. Pero la inversión capital para mejorar las refinerías podría impedir que muchos países en desarrollo puedan hacerlo, lo que mantendría los precios para diesel de azufre bajo en un nivel caro y poco razonable para esos países . En ( w2 ) se debaten las dificultades en el desarrollo de la infraestructura .



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