Prerrequisitos
- La huella de carbono de un combustible se expresa como masa de CO2 producida por unidad de masa de combustible quemado
- El bioetanol se produce por fermentación de glucosa: la fórmula ajustada es C6H12O6(aq) → 2C2H5OH(aq) + 2CO2(g)
- El número de octano de un combustible se relaciona con su resistencia a la autoignición/detonación prematura en el motor
Añadir bioetanol a la gasolina hace que aumente el grado de octano del combustible y que disminuya la huella de carbono que origina su consumo.
a
Calcule la huella de carbono para el octano, C8H18, en función de los kg de CO2 que se generan por kg de octano quemado.
[2]
b.i
Escriba la ecuación para la fermentación de la glucosa, C6H12O6, donde se produce etanol.
[1]
b.ii
Indique una razón por la cual añadir bioetanol a la gasolina hace que disminuya la huella de carbono.
[1]
c
Resuma, dando una razón, como los combustibles con mayor número de octano reducen el golpeteo y afectan a la eficiencia del motor.
[1]
Pistas progresivas
- 1General - encadena estequiometría de combustión (a), fermentación (b), y un razonamiento conceptual sobre ciclo del carbono y motores (c).
- 2Apartado a) - escribe primero la ecuación ajustada de combustión completa del octano; calcula moles de CO2 producidos por 1 mol (o 1 kg) de octano quemado, y convierte a masa de CO2 usando su masa molar.
- 3Apartado b.i) - ajusta la ecuación de fermentación contando átomos de C, H y O a cada lado: 1 glucosa da 2 etanol + 2 CO2.
- 4Apartado b.ii) - el CO2 liberado al quemar bioetanol proviene de un ciclo más corto: fue capturado recientemente por las plantas de las que se extrajo la glucosa (vía fotosíntesis), a diferencia del CO2 de combustibles fósiles.
- 5Apartado c) - un mayor número de octano permite comprimir más la mezcla combustible-aire antes de que se encienda espontáneamente (autoignición), lo que reduce el golpeteo/detonación prematura y permite motores más eficientes.
Teoría básica
- Huella de carbono de un combustible: masa de CO2 producida por unidad de masa de combustible quemado, calculada por estequiometría de la combustión completa.
- El bioetanol se produce por fermentación de glucosa (de origen vegetal); el CO2 que libera al quemarse ya había sido capturado recientemente por fotosíntesis, reduciendo su huella de carbono neta.
- Un mayor número de octano permite mayor compresión antes de la autoignición, reduciendo el golpeteo y mejorando la eficiencia del motor.
Refuerzo
Libro — Chemistry 2023 Oxford - Reactividad 1.3, huella de carbono y biocombustibles.
Cuadernillo — Examen: EXAMENES AÑOS ANTERIORES/2024/NOV 24/Chemistry_paper_3__SL_Spanish.pdf, pregunta 12; mark scheme en la misma carpeta.
Vídeo —
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Apartado a) —
C8H18(l) + 12,5O2(g) → 8CO2(g) + 9H2O(g). 1 kg de octano (M=114,26 g/mol) produce, por cada mol de octano, 8 moles de CO2 (M=44,01 g/mol): masa CO2/masa octano = (8×44,01)/114,26 = 3,08 kg de CO2 por kg de octano.
Apartado b.i) —
C6H12O6(aq) → 2C2H5OH(aq) + 2CO2(g).
Apartado b.ii) —
El CO2 liberado al quemar el bioetanol es capturado por los cultivos vía fotosíntesis en un ciclo reciente, a diferencia del CO2 de combustibles fósiles (capturado hace millones de años).
Apartado c) —
Un mayor número de octano permite comprimir más la mezcla antes de la ignición (o reduce la autoignición/combustión espontánea prematura), lo que aumenta la eficiencia del motor.