Durante muchas décadas, las gasolina ha impulsado el movimiento millones de automóviles por todo el mundo, de forma que ocupa uno de los puestos más importantes en el campo de los derivados del petróleo y constituye, sin duda, una de las bases de la civilización actual. Sin embargo, las necesidades técnicas y, fundamentalmente, ecológicas, han propiciado cambios fundamentales en la composición de la misma. La modificación más relevante ha sido la eliminación del plomo como aditivo antidetonante en la mezcla. Para entender por qué se ha llevado a cabo esta medida, vamos a tratar concisamente las características químicas de la gasolina y el efecto del plomo sobre la gasolina y ciertos componentes del automóvil.
¿Qué es la Gasolina?
La gasolina es una mezcla de compuestos orgánicos que procede de una fracción del petróleo. Esta mezcla de compuestos comprende cuatro tipos diferentes de hidrocarburos (compuestos de Carbono e Hidrógeno), todos ellos con un número de carbonos de entre 4 y 11, y que son los siguientes:
1. Parafínicos o saturados (Cadenas en las que el enlace C-C es siempre sencillo)
2. Olefínicos (en los existe algún enlace C-C múltiple)
3. Nafténicos o cíclicos (las cadenas de enlaces C-C se cierran formando anillos)
4. Aromáticos (formadas básicamente por anillos de enlaces C-C entre los cuales se conforma una estructura electrónica compleja que se extiende por todo el anillo. Un ejemplo de este tipo de compuestos es el benceno C6H6)
¿Qué Características de la Gasolina son Importantes para su Uso como Combustibles?
Obviamente, la finalidad de un combustible es proporcionar energía para mover un motor y producir trabajo. La energía se obtiene a través de la reacción de combustión de la mezcla de hidrocarburos con oxígeno para dar principalmente dióxido de carbono y agua, aunque a veces se producen otros óxidos de carbono bastante dañinos para los seres vivos, como es el caso del monóxido de carbono. La reacción de combustión es:
CxHy (mezcla) + nO2 xCO2 + y/2H2O (+CO...)
Esta reacción produce siempre una gran cantidad de energía. No obstante, esta energía tiene que poder aprovecharse adecuadamente para generar movimiento. El aprovechamiento de la energía se consigue mediante un adecuado régimen de trabajo del motor.
En los motores de los coches, el movimiento se transmite a través de un pistón que forma parte de un cilindro dentro del cual se quema la gasolina. El proceso transcurre en cuatro tiempos: admisión (en el que entra en el pistón una mezcla gaseosa de aire y gasolina que después producirá la reacción), compresión (el pistón baja y comprime la mezcla de aire y gasolina), explosión (el oxígeno del aire reacciona con la gasolina mediante una chispa y da lugar a una expansión controlada que hace que el pistón suba) y escape (salida de los gases de combustión del cilindro).
El hecho de que la expansión sea controlada es fundamental para que el motor funcione adecuadamente, ya que permite una combustión homogénea, un mejor aprovechamiento del combustible y evita que se deteriore el motor. El fenómeno contrario a la expansión controlada es la detonación, es decir una expansión muy brusca y descontrolada. En este sentido, es importante que la gasolina tenga un poder antidetonante adecuado.
Poder Antidetonante e Índice de Octanos
Para medir el poder antidetonante de las gasolinas se utiliza el llamado índice de octanos. Este índice indica la capacidad antidetonante de una gasolina comparando dicha propiedad con la de una mezcla de isooctano (C8H18 muy ramificado, al que se asigna un poder antidetonante de 100) y heptano(C7H16, cuya capacidad antidetonate asignada es 0). Así una gasolina de 95 octanos tiene el mismo poder antidetonante que una mezcla del 95% de isooctano y 5% de heptano.
El Papel del Plomo y su Sustitución
Dado que las gasolinas no contienen únicamente heptano e isooctano, para alcanzar un poder antidetonante determinado es necesario el uso de una serie de aditivos. El aditivo antidetonante era, hasta hace unos años, el plomo, en forma orgánica de tetrametilplomo. Sin embargo, el uso del plomo conlleva serios problemas. En primer lugar, es un elemento sumamente nocivo para todos los seres vivos. En segundo lugar, el plomo envenena (proceso de deterioro químico) e inutiliza los catalizadores que se usan para favorecer la combustión completa de los hidrocarburos y evitar la formación del también venenoso monóxido de carbono (CO). Estos dos graves inconvenientes han motivado la progresiva sustitución del plomo por otras sustancias antidetonantes de reciente descubrimiento, como el MTBE (metil tercbutil éter), que evitan la emisión de plomo a la atmósfera y mitigan el daño a los catalizadores, reduciéndose también así la cantidad de monóxido de carbono y otros compuestos no deseables emitidos por los automóviles.
Autor: Marco Castillo García. Investigador Becario del CSIC.
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