Combustibles y Energía
La mayor parte de la energía que consume nuestra sociedad procede de la combustión de compuestos orgánicos: los hidrocarburos del petróleo y del gas natural, el carbón y, cada vez más, los biocombustibles.
La combustión
En la combustión un hidrocarburo reacciona con el oxígeno del aire y se transforma en dióxido de carbono y agua, liberando mucha energía. Por ejemplo, un mol de metano desprende unos 890 kJ:
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
Si falta oxígeno, la combustión es incompleta y se forman monóxido de carbono, muy tóxico, y hollín.
Del petróleo a la gasolina
El petróleo es una mezcla de miles de hidrocarburos que se separa en las refinerías por destilación fraccionada:
- Gases (de 1 a 4 carbonos): metano, etano, propano y butano (los dos últimos forman el gas licuado, GLP).
- Gasolinas (de 5 a 12 carbonos).
- Queroseno (de 10 a 16 carbonos), el combustible de los aviones.
- Gasóleo (de 14 a 20 carbonos), para motores diésel y calefacción.
- Residuos pesados: fuelóleos, aceites lubricantes, parafinas y asfaltos.
Como se demanda más gasolina de la que contiene el petróleo, las fracciones pesadas se rompen en moléculas más pequeñas (craqueo) y las cadenas lineales se ramifican (isomerización y reformado). Los alcanos ramificados arden de forma más suave en el motor: el índice de octano toma como referencia el isooctano (2,2,4-trimetilpentano), con valor 100, y el heptano, con valor 0. Puedes ver más sobre el refino del petróleo en la preparación de los alcanos.
Biocombustibles
- Bioetanol: se obtiene por fermentación de los azúcares de la caña, el maíz o la remolacha, y se mezcla con la gasolina.
- Biodiésel: son los ésteres metílicos de los ácidos grasos, obtenidos por transesterificación de aceites vegetales con metanol (una reacción de los ésteres).
Al quemarlos también se desprende CO2, pero es el que las plantas tomaron de la atmósfera al crecer. La combustión de los combustibles fósiles, en cambio, libera carbono almacenado durante millones de años y es la principal causa del aumento del CO2 atmosférico.
La química orgánica de la nueva energía
Las baterías de iones de litio usan disolventes orgánicos (carbonatos) en su electrolito; las pantallas OLED y algunas células solares flexibles emplean moléculas y polímeros orgánicos conjugados capaces de emitir o captar luz.