Gasolinas Comerciales

A principio de los siglos la elaboración de gasolinas era muy complicada ya que la naturaleza nos proporciona los ingredientes de esta en hidrocarburos tanto lineales como cíclicos, pero estos están diluidos con otros componentes  contenidos en el petróleo crudo.

La gasolina en la actualidad es sintética ya que es formada por el hombre esto de debe a que en el  crudo solo se encuentra de 20-30%  de gasolina natural con índices de octano de 40 a 60 estos índices son demasiados bajos para los motores modernos de combustión interna, esto se debe a su estructura molecular de los hidrocarburos que la constituyen.

Otra razón por la cual la gasolina es sintética es que la cantidad de gasolina natural es insuficiente para satisfacer la demanda que se genera por los millones de vehículos que se encuentran circulando diariamente en la ciudad.

Todas estas razones hicieron que los científicos tuvieran el reto de cómo poder remodela las moléculas para producir más y mejores gasolinas.

Pero con el paso del tiempo los diseñadores de automóviles aumentaron la compresión de los motores elevando  su potencia,  por lo cual se necesito un índice mayor de octano.

Normalmente suponiendo que tengamos en un barril de petróleo crudo, logremos separar 50 litros de gasolina cuyos componentes tienen de cinco a nueve átomos de carbono, y de los 109 litros restantes  algunos de los hidrocarburos no son apropiados para poder usar como gasolina ya que estos pueden tanto tener  menos de 5 carbonos por molécula o mas de 10 carbonos por molécula. Otros podrán tener los números de carbono pero tienen forma lineal y no ramificada.

Todo esto nos dice que si tenemos moléculas con mas átomos de carbono de los que necesitamos hay que romper las cadenas que unen los átomos de carbono para poder obtener moléculas mas chicas, pero si tenemos moléculas de menos átomos de carbono de los que necesitamos entonces es necesario unir dos, tres o mas de ellas para conseguir las moléculas de carbono requeridas.  

 Para poder lograr esto, tuvieron que desarrollar las tecnologías necesarias, toda tecnología llevo una labor en equipo muy larga, laboriosa y muy costosa, pero si se tiene éxito las compañías que producen esta labor obtienen enormes dividendos,  por su laboriosidad. Quien desee usar su tecnología tendrá que pagar mucho dinero por conceptos de regalías, lo que indudablemente aumenta el costo final del producto elaborado.

Aquí viene la diferencia entre los países desarrollados,  que son los que tiene tecnología propia, mientras que los países subdesarrollados,  no tienen la tecnología propia y se ven obligados a comprar los recursos necesarios para satisfacer sus necesidades, a un alto costo, pagando con los recursos naturales, y estos les son tomados a precios demasiados bajos.

Es por eso que los países subdesarrollados como México, que su consumo de gasolina es elevado, tienen costo de fabricación altos y aunque somos productores de petróleo, nos vemos obligados a pagar todas las regalías de la tecnología extranjera usada en refinerías.

Los procesos para llevar a cabo la refinación del petróleo son dos: Los procesos de desintegración y los de desintegración catalítica.

La desintegración térmica  utiliza básicamente temperatura y presión alta para romper las moléculas, los hidrocarburos producidos por esta se caracterizan por tener dobles ligaduras en sus moléculas, y estas se llaman olefinas y son muy reactivas.  Estas cuando tienen de 5 a 9 átomos de carbono y se incorporan a las gasolinas ayudan a subir el índice de octano.

Pero  tiene la característica de ser muy reactivas, estas al polimerizarse, forman gomas que perjudican los motores, por ellos en las mezclas de gasolina en donde se usan fracciones con alto contenido de olefinas es necesario agregar aditivos que inhiban la formación de gomas.

Esta técnica se usa principalmente para hacer olefinas ligeras ósea de 2 carbonos 3 carbonos 4 y 5. Las fracciones de petróleo que sirven de materia prima pueden ser desde gasolinas pesadas hasta  gasóleos pesados, en estos casos también se obtiene las llamadas gasolinas de desintegración. Los procesos de desintegración catalítica también usan temperaturas y presión para romper las moléculas, pero son menores, gracias a ciertos compuestos químicos llamados catalizadores.

Los catalizadores no solo permiten que el proceso trabaje a temperaturas y presiones inferiores sino que también aumentan la velocidad de la reacción. Además actúan como directores haciendo que las moléculas se rompan de cierta manera; los pedazos se unen y forman preferencialmente un determinado tipo de hidrocarburos.

Los procesos de desintegración catalítica para poder obtener las gasolinas de alto octano utilizan como carga los gasóleos, que es una fracción que contiene de 14 a 20 átomos de carbono en sus moléculas. Las gasolinas obtenidas por desintegración catalítica contienen hidrocarburos altamente ramificados tanto parafínicos como olefínicos, estas altas ramificaciones en las moléculas en la fracción de la gasolina le imparten un alto índice de octano.

Además de la gasolina también se produce bastante gas, como el isobutano, etileno, propileno y butenos, otros combustibles obtenidos son el diesel, la kerosina.

En las refinerías existen dos tipos de procesos para llevar a cabo la realización de moléculas de 5 a 9 carbonos. Uno es la polimerización, en este proceso se utiliza catalizadores para obtener gasolina, a esta gasolina se le llama gasolina polimerizada.

El otro proceso es la alquilación que es una reacción química de una olefina con una parafina ramificada en presencia de un catalizador, y el producto resultante tendrá también ramificaciones. Estas gasolinas se llaman gasolina alquilada, y su alto índice de octano se debe a sus múltiples ramificaciones de sus hidrocarburos.

Existen procesos que sirven para mejorar la gasolina natural ya que aun teniendo  el numero adecuado de carbonos su forma en que están colocados no imparten un buen octanaje.

Para mejorar la calidad de la gasolina existen 2 tipos de procesos en las refinerías, los cuales son isomerización y reformación, los dos requieren de catalizadores.

En la isomerización los hidrocarburos de los que esta compuesta la gasolina natural se ramifican, lo que hace que se incremente el octanaje.

En el 2 proceso, la reformación,  no solo favorece la ramificación si no que también les permite ciclizarse, formando anillos de seis átomos de carbono, y después perder átomos de hidrogeno dándonos los hidrocarburos cíclicos llamados aromáticos. Los hidrocarburos aromáticos imparten un índice alto de octano a la gasolina reformada.

La gasolina comercial, que es la que compramos en las gasolineras se realiza mezclando gasolina natural  con diferentes porcentajes de gasolina, provenientes  de los procesos de polimerización, alquilación, isomerización, reformación y desintegración.

A estas mezclas se les determina su octanaje y se le agrega una serie de aditivos antes de venderlas al público. En la actualidad se pueden hacer mezclas de gasolina con índices de octano mayores, hasta de 110. Esto se puede llevar a cabo por agregar a la mezcla de la gasolina compuestos llamados antidetonantes. El compuesto más común de este es el tetraetilo de plomo (TEP)

Este producto “antidetonantes”  impide que la gasolina explote dentro de los cilindros de motor con demasiada rapidez, aparte de que permite usar en las mezclas mayor cantidad de gasolina de menor calidad.

EL TEP sube más el octanaje cuando estas contienen mayor cantidad de hidrocarburos ramificados. Pero cuando las mezclas tienen un alto contenido de olefinas, como las de polimerizadora, o tiene demasiados compuestos de azufre la sustentabilidad del TEP disminuye. Estas gasolinas son mas baratas que las que no contienen TEP.

Pero desgraciadamente este aditivo no es bueno para la salud, ya que el antidetonante estriba en el hecho de que el plomo se elimina con los gases de combustión que salen de los automóviles, lo cual causa una enorme contaminación al ambiente, por  su alta toxicidad.

Otra manera de ayudar a subir el octanaje de las gasolinas es agregándole butano, este es gaseoso y suele mezclarse con la gasolina en el invierno para facilitar el arranque en frio, de los motores.

Los tipos de gasolinas que existen son según el país son tres, se les suelen llamar, regular con plomo, súper con plomo  y súper sin plomo.

La regular con plomo se usa principalmente en automóviles y camiones, esta es una mezcla de gasolinas provenientes de la desintegradora catalítica, la reformadora, gasolina natural y butano normal, su octanaje es de 80 a 85.

La súper con plomo se usa en vehículos con motores de relación de compresión superior de 9 en 1. La mezcla típica contiene gasolinas provenientes de la desintegradora catalítica, la reformadora, la isomerizadora, la alquiladora gasolina natural, y butano normal, además de añadirle TEP. Su octanaje es de 90 a 100 y en algunas ocasiones llega hasta 110.

La súper sin plomo se usa en automóviles con mofles catalíticos que sirven para disminuir la cantidad de emisiones contaminantes de los gases de combustión del motor. La composición de esta mezcla es muy similar a la súper pero con un mínimo o nada de gasolina natural, y no contiene TEP.

Pero el hecho de que una gasolina no contenga TEP no significa que los automóviles no provocaran ninguna contaminación en el ambiente, pues el “smog” producido proviene de los hidrocarburos no quemados y del monóxido de carbono que sale del  mofle.

1.       ¿Cuantos átomos de carbono tiene que tener un hidrocarburo para utilizarse como gasolina?

2.       ¿Cuántos tipos de gasolinas según el país existen comercialmente? Menciona sus nombres y escribe su contenido.

¿Por qué no es necesario que una gasolina contenga TEP para poder ser contaminante?