Gasolina

Gasolina o nafta (ver Etimología para las diferencias de nombres y el uso geográfico) es un líquido inflamable transparente derivado del petróleo que se usa principalmente como combustible en la mayoría de los motores de combustión interna encendidos por chispa (también conocidos como motores de gasolina). Se compone principalmente de compuestos orgánicos obtenidos por la destilación fraccionada del petróleo, mejorados con una variedad de aditivos. En promedio, un barril de petróleo crudo de 160 litros (42 galones estadounidenses) puede producir hasta unos 72 litros (19 galones estadounidenses) de gasolina después de procesarse en una refinería de petróleo, según el ensayo de petróleo crudo y qué otros También se extraen productos. La característica de una mezcla particular de gasolina para resistir la ignición demasiado pronto (lo que provoca detonaciones y reduce la eficiencia en los motores alternativos) se mide por su octanaje, que se produce en varios grados. El tetraetilo de plomo y otros compuestos de plomo, que alguna vez se usaron ampliamente para aumentar los índices de octanaje, ya no se usan, excepto en aplicaciones de aviación, todoterreno y carreras de autos. Con frecuencia se agregan otros productos químicos a la gasolina para mejorar la estabilidad química y las características de rendimiento, controlar la corrosividad y proporcionar limpieza al sistema de combustible. La gasolina puede contener sustancias químicas que contienen oxígeno, como etanol, MTBE o ETBE, para mejorar la combustión.

La gasolina puede ingresar al medio ambiente (sin quemar), tanto en forma líquida como vapor, por fugas y manipulación durante la producción, el transporte y la entrega (p. ej., de tanques de almacenamiento, de derrames, etc.). Como ejemplo de los esfuerzos para controlar tales fugas, se requiere que muchos tanques de almacenamiento subterráneos tengan implementadas amplias medidas para detectar y prevenir tales fugas. La gasolina contiene carcinógenos conocidos. Quemar 1 litro (0,26 gal EE.UU.) de gasolina emite alrededor de 2,3 kilogramos (5,1 libras) de CO ₂, un gas de efecto invernadero que contribuye al cambio climático causado por el hombre.

Etimología

"Gasolina" es una palabra inglesa que denota combustible para automóviles. Se cree que el término fue influenciado por la marca registrada "Cazeline" o "Gazeline", llamada así por el apellido del editor británico, comerciante de café y activista social John Cassell. El 27 de noviembre de 1862, Cassell colocó un anuncio en The Times de Londres:

El Aceite Patente Cazeline, seguro, económico y brillante… posee todos los requisitos que tanto tiempo se han deseado como medio de luz artificial potente.

Esta es la aparición más temprana de la palabra que se ha encontrado. Cassell descubrió que un comerciante de Dublín llamado Samuel Boyd estaba vendiendo cazelina falsificada y le escribió para pedirle que se detuviera. Boyd no respondió y cambió cada 'C' por una 'G', acuñando así la palabra "gazeline". El Oxford English Dictionary fecha su primer uso registrado en 1863 cuando se deletreaba "gasolene". El término "gasolina" se utilizó por primera vez en América del Norte en 1864.

En la mayoría de los países de la Commonwealth (excepto Canadá), el producto se denomina "gasolina", en lugar de "gasolina". La palabra petróleo, originalmente utilizada para referirse a varios tipos de aceites minerales y que literalmente significa "aceite de roca", proviene del latín medieval petróleo (petra, "roca" y oleum, "aceite"). "Gasolina" se usó como nombre de producto alrededor de 1870, como el nombre de un producto de aceite mineral refinado vendido por el mayorista británico Carless, Capel & Leonard, que lo comercializaba como solvente. Cuando el producto más tarde encontró un nuevo uso como combustible para motores, Frederick Simms, un asociado de Gottlieb Daimler, sugirió a John Leonard, el propietario de Carless, que registraran la marca "Petrol",pero para esa época la palabra ya era de uso general, posiblemente inspirada en el francés pétrole, y no se permitió el registro porque la palabra era un descriptor general; Carless todavía pudo defender su uso de "Petrol" como nombre de producto debido a que lo había vendido con ese nombre durante muchos años para entonces. Carless registró una serie de nombres alternativos para el producto, pero "gasolina" se convirtió en el término común para el combustible en la Commonwealth británica.

Las refinerías británicas usaron originalmente "espíritu de motor" como nombre genérico para el combustible para automóviles y "espíritu de aviación" para la gasolina de aviación. Cuando a Carless se le negó una marca comercial de "gasolina" en la década de 1930, sus competidores cambiaron al nombre más popular "gasolina". Sin embargo, "espíritu de motor" ya se había introducido en leyes y reglamentos, por lo que el término sigue en uso como nombre formal de la gasolina. El término se usa más ampliamente en Nigeria, donde las compañías petroleras más grandes llaman a su producto "espíritu de motor premium". Aunque "gasolina" ha incursionado en el inglés nigeriano, "espíritu de motor premium" sigue siendo el nombre formal que se usa en publicaciones científicas, informes gubernamentales y periódicos.

El uso de la palabra gasolina en lugar de gasolina es poco común fuera de América del Norte, aunque gasolina se usa en español y portugués.

En muchos idiomas, el nombre del producto se deriva del benceno, como Benzin en persa y alemán o benzina en italiano; pero en Argentina, Uruguay y Paraguay, el nombre coloquial nafta se deriva del de la nafta química.

Algunos idiomas, como el francés y el italiano, usan las palabras respectivas para gasolina para indicar combustible diesel.

Historia

Los primeros motores de combustión interna aptos para su uso en aplicaciones de transporte, los llamados motores Otto, se desarrollaron en Alemania durante el último cuarto del siglo XIX. El combustible de estos primeros motores era un hidrocarburo relativamente volátil obtenido del gas de carbón. Con un punto de ebullición cercano a los 85 °C (185 °F) (el n -octano hierve unos 40 °C más), era muy adecuado para los primeros carburadores (evaporadores). El desarrollo de un carburador de "boquilla de pulverización" permitió el uso de combustibles menos volátiles. Se intentaron mejoras adicionales en la eficiencia del motor con relaciones de compresión más altas, pero los primeros intentos se vieron bloqueados por la explosión prematura del combustible, conocida como detonación.

En 1891, el proceso de craqueo de Shukhov se convirtió en el primer método comercial del mundo para descomponer hidrocarburos más pesados ​​en el petróleo crudo para aumentar el porcentaje de productos más livianos en comparación con la destilación simple.

1903 a 1914

La evolución de la gasolina siguió la evolución del petróleo como fuente dominante de energía en el mundo industrializado. Antes de la Primera Guerra Mundial, Gran Bretaña era la mayor potencia industrial del mundo y dependía de su armada para proteger el envío de materias primas desde sus colonias. Alemania también se estaba industrializando y, como Gran Bretaña, carecía de muchos recursos naturales que debían enviarse al país de origen. En la década de 1890, Alemania comenzó a seguir una política de prominencia mundial y comenzó a construir una armada para competir con la británica. El carbón era el combustible que impulsaba sus armadas. Aunque tanto Gran Bretaña como Alemania tenían reservas naturales de carbón, los nuevos desarrollos en el petróleo como combustible para barcos cambiaron la situación. Los barcos a carbón eran una debilidad táctica porque el proceso de carga del carbón era extremadamente lento y sucio y dejaba al barco completamente vulnerable a los ataques, y el suministro poco fiable de carbón en los puertos internacionales hacía que los viajes de larga distancia fueran poco prácticos. Las ventajas del petróleo pronto hicieron que las armadas del mundo se convirtieran en petróleo, pero Gran Bretaña y Alemania tenían muy pocas reservas de petróleo nacionales.Gran Bretaña finalmente resolvió su dependencia del petróleo naval al asegurar el petróleo de Royal Dutch Shell y la Anglo-Persian Oil Company y esto determinó de dónde y de qué calidad vendría su gasolina.

Durante el período inicial del desarrollo del motor de gasolina, las aeronaves se vieron obligadas a usar gasolina para vehículos de motor ya que la gasolina de aviación aún no existía. Estos primeros combustibles se denominaron gasolinas de "destilación directa" y eran subproductos de la destilación de un solo petróleo crudo para producir queroseno, que era el principal producto buscado para quemar en lámparas de queroseno. La producción de gasolina no superaría la producción de queroseno hasta 1916. Las primeras gasolinas de primera destilación fueron el resultado de la destilación de petróleos crudos del este y no hubo mezcla de destilados de diferentes crudos. Se desconocía la composición de estos primeros combustibles y la calidad variaba mucho a medida que los crudos de diferentes yacimientos emergían en diferentes mezclas de hidrocarburos en diferentes proporciones. Los efectos en el motor producidos por la combustión anormal (golpeteo del motor y preencendido) debido a combustibles inferiores aún no habían sido identificados, por lo que no existía una calificación de la gasolina en términos de su resistencia a la combustión anormal. La especificación general por la cual se midieron las primeras gasolinas fue la gravedad específica a través de la escala de Baumé y luego la volatilidad (tendencia a vaporizarse) especificada en términos de puntos de ebullición, que se convirtió en el enfoque principal para los productores de gasolina. Estas primeras gasolinas de petróleo crudo del este tenían resultados de prueba Baumé relativamente altos (65 a 80 grados Baumé) y se denominaron gasolinas de "Prueba alta" de Pensilvania o simplemente "Prueba alta". Estos se utilizarían a menudo en motores de aviones. no había clasificación de gasolina en términos de su resistencia a la combustión anormal. La especificación general por la cual se midieron las primeras gasolinas fue la gravedad específica a través de la escala de Baumé y luego la volatilidad (tendencia a vaporizarse) especificada en términos de puntos de ebullición, que se convirtió en el enfoque principal para los productores de gasolina. Estas primeras gasolinas de petróleo crudo del este tenían resultados de prueba Baumé relativamente altos (65 a 80 grados Baumé) y se denominaron gasolinas de "Prueba alta" de Pensilvania o simplemente "Prueba alta". Estos se utilizarían a menudo en motores de aviones. no había clasificación de gasolina en términos de su resistencia a la combustión anormal. La especificación general por la cual se midieron las primeras gasolinas fue la gravedad específica a través de la escala de Baumé y luego la volatilidad (tendencia a vaporizarse) especificada en términos de puntos de ebullición, que se convirtió en el enfoque principal para los productores de gasolina. Estas primeras gasolinas de petróleo crudo del este tenían resultados de prueba Baumé relativamente altos (65 a 80 grados Baumé) y se denominaron gasolinas de "Prueba alta" de Pensilvania o simplemente "Prueba alta". Estos se utilizarían a menudo en motores de aviones. que se convirtió en el foco principal para los productores de gasolina. Estas primeras gasolinas de petróleo crudo del este tenían resultados de prueba Baumé relativamente altos (65 a 80 grados Baumé) y se denominaron gasolinas de "Prueba alta" de Pensilvania o simplemente "Prueba alta". Estos se utilizarían a menudo en motores de aviones. que se convirtió en el foco principal para los productores de gasolina. Estas primeras gasolinas de petróleo crudo del este tenían resultados de prueba Baumé relativamente altos (65 a 80 grados Baumé) y se denominaron gasolinas de "Prueba alta" de Pensilvania o simplemente "Prueba alta". Estos se utilizarían a menudo en motores de aviones.

Para 1910, el aumento de la producción de automóviles y el aumento resultante en el consumo de gasolina produjeron una mayor demanda de gasolina. Asimismo, la creciente electrificación del alumbrado produjo una caída en la demanda de queroseno, generando un problema de abastecimiento. Parecía que la floreciente industria petrolera quedaría atrapada en una producción excesiva de queroseno y una producción insuficiente de gasolina, ya que la simple destilación no podía alterar la proporción de los dos productos de un crudo determinado. La solución apareció en 1911 cuando el desarrollo del proceso Burton permitió el craqueo térmico de los crudos, lo que incrementó el rendimiento porcentual de gasolina a partir de los hidrocarburos más pesados. Esto se combinó con la expansión de los mercados extranjeros para la exportación de excedentes de queroseno que los mercados internos ya no necesitaban. Estos nuevos térmicamente "fisurados" Se creía que las gasolinas no tenían efectos nocivos y se agregarían a las gasolinas de destilación directa. También existía la práctica de mezclar destilados pesados ​​y livianos para lograr la lectura deseada de Baumé y, en conjunto, estos se denominaron gasolinas "mezcladas".

Gradualmente, la volatilidad ganó preferencia sobre la prueba de Baumé, aunque ambas continuarían usándose en combinación para especificar una gasolina. Todavía en junio de 1917, Standard Oil (la refinería de petróleo crudo más grande de los Estados Unidos en ese momento) declaró que la propiedad más importante de la gasolina era su volatilidad. Se estima que la calificación equivalente de estas gasolinas de destilación directa variaba de 40 a 60 octanos y que la "prueba alta", a veces denominada "grado de combate", probablemente promediaba entre 50 y 65 octanos.

Primera Guerra Mundial

Antes de la entrada estadounidense en la Primera Guerra Mundial, los aliados europeos utilizaban combustibles derivados del petróleo crudo de Borneo, Java y Sumatra, que daban un rendimiento satisfactorio en sus aviones militares. Cuando Estados Unidos entró en guerra en abril de 1917, se convirtió en el principal proveedor de gasolina de aviación para los Aliados y se observó una disminución en el rendimiento del motor. Pronto se dio cuenta de que los combustibles de los vehículos de motor no eran satisfactorios para la aviación y, después de la pérdida de varios aviones de combate, la atención se centró en la calidad de las gasolinas que se utilizaban. Las pruebas de vuelo posteriores realizadas en 1937 mostraron que una reducción de octanaje de 13 puntos (de 100 a 87 octanos) disminuyó el rendimiento del motor en un 20 por ciento y aumentó la distancia de despegue en un 45 por ciento.Si ocurriera una combustión anormal, el motor podría perder suficiente potencia para hacer imposible el despegue y una carrera de despegue se convirtió en una amenaza para el piloto y la aeronave.

El 2 de agosto de 1917, la Oficina de Minas de los Estados Unidos dispuso estudiar los combustibles para aeronaves en cooperación con la Sección de Aviación del Cuerpo de Señales del Ejército de los EE. UU. y una encuesta general concluyó que no existían datos confiables sobre los combustibles adecuados para las aeronaves. Como resultado, comenzaron las pruebas de vuelo en los campos de Langley, McCook y Wright para determinar cómo se desempeñaban las diferentes gasolinas en diferentes condiciones. Estas pruebas mostraron que en ciertas aeronaves, las gasolinas para vehículos de motor se desempeñaron tan bien como en la "prueba alta", pero en otros tipos dieron como resultado motores en funcionamiento en caliente. También se encontró que las gasolinas de aceites crudos de base aromática y nafténica de California, el sur de Texas y Venezuela dieron como resultado motores de funcionamiento suave.

Estados Unidos, 1918–1929

Los diseñadores de motores sabían que, de acuerdo con el ciclo Otto, la potencia y la eficiencia aumentaban con la relación de compresión, pero la experiencia con las primeras gasolinas durante la Primera Guerra Mundial mostró que las relaciones de compresión más altas aumentaban el riesgo de combustión anormal, produciendo menor potencia, menor eficiencia, funcionamiento en caliente. motores y daños potencialmente graves en el motor. Para compensar estos combustibles deficientes, los primeros motores usaban relaciones de compresión bajas, lo que requería motores pesados ​​relativamente grandes con potencia y eficiencia limitadas. El primer motor de gasolina de los hermanos Wright usó una relación de compresión tan baja como 4,7 a 1, desarrolló solo 8,9 kilovatios (12 hp) de 3290 centímetros cúbicos (201 pulgadas cúbicas) y pesaba 82 kilogramos (180 libras).Esta fue una de las principales preocupaciones de los diseñadores de aeronaves y las necesidades de la industria de la aviación provocaron la búsqueda de combustibles que pudieran usarse en motores de mayor compresión.

Entre 1917 y 1919, la cantidad de gasolina craqueada térmicamente utilizada casi se duplicó. Además, el uso de gasolina natural aumentó considerablemente. Durante este período, muchos estados de EE. UU. establecieron especificaciones para la gasolina para motores, pero ninguno de ellos estuvo de acuerdo y no fueron satisfactorias desde un punto de vista u otro. Las refinerías de petróleo más grandes comenzaron a especificar el porcentaje de material insaturado (los productos craqueados térmicamente provocaban gomoso tanto en el uso como en el almacenamiento, mientras que los hidrocarburos no saturados son más reactivos y tienden a combinarse con impurezas que dan lugar al gomoso). En 1922, el gobierno de EE. UU. publicó las primeras especificaciones para gasolinas de aviación (dos grados fueron designados como "Combate" y "Doméstico" y se regían por puntos de ebullición, color, contenido de azufre y una prueba de formación de goma) junto con un "Motor" grado para automóviles. La prueba de la goma esencialmente eliminó la gasolina craqueada térmicamente del uso de la aviación y, por lo tanto, las gasolinas de aviación volvieron a fraccionar naftas de destilación directa o mezclar naftas de destilación directa y naftas craqueadas térmicamente altamente tratadas. Esta situación persistió hasta 1929.

La industria del automóvil reaccionó con alarma ante el aumento de la gasolina de craqueo térmico. El craqueo térmico produjo grandes cantidades de mono y diolefinas (hidrocarburos insaturados), lo que aumentó el riesgo de gomoso. Además, la volatilidad estaba disminuyendo hasta el punto de que el combustible no se vaporizaba y se pegaba a las bujías y las ensuciaba, lo que creaba un arranque difícil y un funcionamiento irregular en invierno y se pegaba a las paredes de los cilindros, sin pasar por los pistones y los anillos, y entrando en el aceite del cárter.. Un diario declaró: "... en un motor de cilindros múltiples en un automóvil de alto precio, estamos diluyendo el aceite en el cárter hasta en un 40 por ciento en una carrera de 200 millas, como el análisis del aceite en el aceite- Pan muestra".

Al estar muy descontentos con la consiguiente reducción en la calidad general de la gasolina, los fabricantes de automóviles sugirieron imponer un estándar de calidad a los proveedores de aceite. La industria petrolera, a su vez, acusó a los fabricantes de automóviles de no hacer lo suficiente para mejorar la economía de los vehículos, y la disputa se conoció dentro de las dos industrias como "El problema del combustible". Creció la animosidad entre las industrias, cada una acusando a la otra de no hacer nada para resolver los asuntos, y su relación se deterioró. La situación solo se resolvió cuando el Instituto Americano del Petróleo (API) inició una conferencia para abordar "El problema del combustible" y se estableció un Comité de investigación cooperativa de combustible (CFR) en 1920, para supervisar programas de investigación y soluciones conjuntas. Aparte de los representantes de las dos industrias, la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) también desempeñó un papel fundamental, y se eligió a la Oficina de Normas de EE. UU. como organización de investigación imparcial para llevar a cabo muchos de los estudios. Inicialmente, todos los programas estaban relacionados con la volatilidad y el consumo de combustible, la facilidad de arranque, la dilución del aceite del cárter y la aceleración.

Controversia de la gasolina con plomo, 1924-1925

Con el aumento del uso de gasolinas craqueadas térmicamente, surgió una mayor preocupación con respecto a sus efectos sobre la combustión anormal, y esto condujo a la investigación de aditivos antidetonantes. A fines de la década de 1910, investigadores como AH Gibson, Harry Ricardo, Thomas Midgley Jr. y Thomas Boyd comenzaron a investigar la combustión anormal. A partir de 1916, Charles F. Kettering de General Motors comenzó a investigar los aditivos basándose en dos caminos, la solución de "alto porcentaje" (donde se añadían grandes cantidades de etanol) y la solución de "bajo porcentaje" (donde solo se añadían de 2 a 4 gramos por galón). se necesitaban). La solución de "bajo porcentaje" finalmente condujo al descubrimiento del tetraetilo de plomo (TEL) en diciembre de 1921, un producto de la investigación de Midgley y Boyd y el componente definitorio de la gasolina con plomo. Esta innovación inició un ciclo de mejoras en la eficiencia del combustible que coincidió con el desarrollo a gran escala de la refinación de petróleo para proporcionar más productos en el rango de ebullición de la gasolina. El etanol no podía patentarse, pero TEL sí, por lo que Kettering obtuvo una patente para TEL y comenzó a promocionarlo en lugar de otras opciones.

Para entonces, los peligros de los compuestos que contenían plomo estaban bien establecidos y Robert Wilson del MIT, Reid Hunt de Harvard, Yandell Henderson de Yale y Erik Krause de la Universidad de Potsdam en Alemania advirtieron directamente a Kettering sobre su uso. Krause había trabajado en el tetraetilo de plomo durante muchos años y lo llamó "un veneno reptante y malicioso" que había matado a un miembro de su comité de disertación. El 27 de octubre de 1924, artículos de periódicos de todo el país hablaron de los trabajadores de la refinería Standard Oil cerca de Elizabeth, Nueva Jersey, que estaban produciendo TEL y sufrían envenenamiento por plomo. Para el 30 de octubre, el número de muertos había llegado a cinco.En noviembre, la Comisión Laboral de Nueva Jersey cerró la refinería de Bayway y se inició una investigación del gran jurado que resultó en ningún cargo en febrero de 1925. Se prohibieron las ventas de gasolina con plomo en la ciudad de Nueva York, Filadelfia y Nueva Jersey. General Motors, DuPont y Standard Oil, que eran socios en Ethyl Corporation, la compañía creada para producir TEL, comenzaron a argumentar que no había alternativas a la gasolina con plomo que mantuvieran la eficiencia del combustible y evitaran el golpeteo del motor. Después de que varios estudios defectuosos financiados por la industria informaron que la gasolina tratada con TEL no era un problema de salud pública, la controversia disminuyó.

Estados Unidos, 1930–1941

En los cinco años anteriores a 1929, se llevó a cabo una gran cantidad de experimentación sobre diferentes métodos de prueba para determinar la resistencia del combustible a una combustión anormal. Parecía que la detonación del motor dependía de una amplia variedad de parámetros, incluida la compresión, el tiempo de encendido, la temperatura del cilindro, los motores enfriados por aire o agua, las formas de la cámara, las temperaturas de admisión, las mezclas pobres o ricas y otros. Esto condujo a una variedad confusa de motores de prueba que dieron resultados contradictorios y no existía una escala de calificación estándar. En 1929, la mayoría de los fabricantes y usuarios de gasolina de aviación reconocieron que se debe incluir algún tipo de clasificación antidetonante en las especificaciones gubernamentales. En 1929 se adoptó la escala de octanaje y en 1930 se estableció la primera especificación de octanaje para los combustibles de aviación. En el mismo año, EE.

Durante este período, la investigación mostró que la estructura de los hidrocarburos era extremadamente importante para las propiedades antidetonantes del combustible. Las parafinas de cadena lineal en el rango de ebullición de la gasolina tenían cualidades antidetonantes bajas, mientras que las moléculas en forma de anillo, como los hidrocarburos aromáticos (por ejemplo, el benceno), tenían una mayor resistencia a la detonación.Este desarrollo condujo a la búsqueda de procesos que pudieran producir más de estos compuestos a partir de petróleos crudos que los que se logran mediante destilación directa o craqueo térmico. La investigación de las principales refinerías condujo al desarrollo de procesos que involucran la isomerización de butano barato y abundante en isobutano, y la alquilación para unir isobutano y butilenos para formar isómeros de octano como "isooctano", que se convirtió en un componente importante en la mezcla de combustible de aviación. Para complicar aún más la situación, a medida que aumentaba el rendimiento del motor, también aumentaba la altitud que podía alcanzar la aeronave, lo que generó preocupaciones sobre la congelación del combustible. La disminución de la temperatura promedio es de 3,6 ° F (2,0 ° C) por cada 1000 pies (300 metros) de aumento en la altitud, y a 40 000 pies (12 km), la temperatura puede acercarse a -70 ° F (-57 ° C). Aditivos como benceno, con un punto de congelación de 42 °F (6 °C), congelaría la gasolina y obstruiría las líneas de combustible. Los compuestos aromáticos sustituidos como tolueno, xileno y cumeno, combinados con benceno limitado, resolvieron el problema.

Para 1935, había siete grados de aviación diferentes según el octanaje, dos grados del Ejército, cuatro grados de la Marina y tres grados comerciales, incluida la introducción de gasolina de aviación de 100 octanos. Para 1937, el Ejército estableció el combustible de 100 octanos como el combustible estándar para los aviones de combate y, para aumentar la confusión, el gobierno reconoció ahora 14 grados diferentes, además de otros 11 en países extranjeros. Con algunas empresas obligadas a almacenar 14 grados de combustible de aviación, ninguno de los cuales podía intercambiarse, el efecto en las refinerías fue negativo. La industria del refino no podía concentrarse en procesos de conversión de gran capacidad para tantos grados diferentes y había que encontrar una solución. Para 1941, principalmente gracias a los esfuerzos del Comité Cooperativo de Investigación de Combustibles, el número de grados para combustibles de aviación se redujo a tres: 73, 91,

El desarrollo de la gasolina de aviación de 100 octanos a escala económica se debió en parte a Jimmy Doolittle, quien se había convertido en Gerente de Aviación de Shell Oil Company. Convenció a Shell de invertir en capacidad de refinación para producir 100 octanos en una escala que nadie necesitaba ya que no existía ningún avión que requiriera un combustible que nadie fabricaba. Algunos compañeros de trabajo llamarían a su esfuerzo "la metedura de pata de un millón de dólares de Doolittle", pero el tiempo demostraría que Doolittle tenía razón. Antes de esto, el Ejército había considerado pruebas de 100 octanos usando octano puro, pero a $25 el galón, el precio evitó que esto sucediera. En 1929 Stanavo Specification Board, Inc. fue organizada por las compañías Standard Oil de California, Indiana y Nueva Jersey para mejorar los combustibles y aceites de aviación y en 1935 había colocado su primer combustible de 100 octanos en el mercado, Stanavo Ethyl Gasoline 100.En 1936, las pruebas en Wright Field utilizando las alternativas nuevas y más baratas al octano puro demostraron el valor del combustible de 100 octanos, y tanto Shell como Standard Oil ganaron el contrato para suministrar cantidades de prueba para el Ejército. Para 1938, el precio había bajado a 17,5 centavos el galón, solo 2,5 centavos más que el combustible de 87 octanos. Al final de la Segunda Guerra Mundial, el precio bajaría a 16 centavos por galón.

En 1937, Eugene Houdry desarrolló el proceso Houdry de craqueo catalítico, que produjo un material base de gasolina de alto octanaje que era superior al producto craqueado térmicamente ya que no contenía la alta concentración de olefinas. En 1940, solo había 14 unidades Houdry en funcionamiento en los EE. UU.; para 1943, esto había aumentado a 77, ya sea del proceso Houdry o del tipo Thermofor Catalytic o Fluid Catalyst.

La búsqueda de combustibles con octanaje superior a 100 condujo a la ampliación de la escala comparando la potencia de salida. Un combustible designado como grado 130 produciría un 130 por ciento de la potencia en un motor que si funcionara con isooctano puro. Durante la Segunda Guerra Mundial, los combustibles de más de 100 octanos recibieron dos clasificaciones, una mezcla rica y otra pobre, y estos se denominarían "números de rendimiento" (PN). La gasolina de aviación de 100 octanos se denominaría grado 130/100.

Segunda Guerra Mundial

Alemania

El petróleo y sus derivados, especialmente la gasolina de aviación de alto octanaje, demostrarían ser una preocupación importante sobre cómo Alemania llevó a cabo la guerra. Como resultado de las lecciones de la Primera Guerra Mundial, Alemania había almacenado petróleo y gasolina para su ofensiva blitzkrieg y había anexado Austria, agregando 18.000 barriles por día de producción de petróleo, pero esto no fue suficiente para sostener la conquista planeada de Europa. Debido a que los suministros y los campos petroleros capturados serían necesarios para impulsar la campaña, el alto mando alemán creó un escuadrón especial de expertos en campos petroleros extraídos de las filas de las industrias petroleras nacionales. Fueron enviados para apagar incendios en campos petroleros y hacer que la producción volviera a funcionar lo antes posible. Pero capturar campos petroleros siguió siendo un obstáculo durante la guerra. Durante la invasión de Polonia, Las estimaciones alemanas del consumo de gasolina resultaron ser demasiado bajas. Heinz Guderian y sus divisiones Panzer consumieron casi 1 galón estadounidense por milla (2,4 l/km) de gasolina en el viaje a Viena. Cuando estaban en combate en campo abierto, el consumo de gasolina casi se duplicó. En el segundo día de batalla, una unidad del XIX Cuerpo se vio obligada a detenerse al quedarse sin gasolina.Uno de los principales objetivos de la invasión polaca eran sus campos petroleros, pero los soviéticos invadieron y capturaron el 70 por ciento de la producción polaca antes de que los alemanes pudieran alcanzarla. A través del Acuerdo Comercial Germano-Soviético (1940), Stalin acordó en términos vagos suministrar a Alemania petróleo adicional igual al producido por los campos petroleros polacos ahora ocupados por los soviéticos en Drohobych y Boryslav a cambio de hulla y tubería de acero.

Incluso después de que los nazis conquistaran los vastos territorios de Europa, esto no ayudó a la escasez de gasolina. Esta zona nunca había sido autosuficiente en petróleo antes de la guerra. En 1938, el área que sería ocupada por los nazis producía 575.000 barriles por día. En 1940, la producción total bajo control alemán ascendió a solo 234.550 barriles (37.290 m).Para la primavera de 1941 y el agotamiento de las reservas de gasolina alemanas, Adolf Hitler vio la invasión de Rusia para apoderarse de los campos petrolíferos polacos y el petróleo ruso en el Cáucaso como la solución a la escasez de gasolina alemana. Ya en julio de 1941, tras el inicio de la Operación Barbarroja el 22 de junio, ciertos escuadrones de la Luftwaffe se vieron obligados a reducir las misiones de apoyo en tierra debido a la escasez de gasolina de aviación. El 9 de octubre, el intendente general alemán estimó que los vehículos del ejército tenían 24.000 barriles (3.800 m) por debajo de los requisitos de gasolina.

Prácticamente toda la gasolina de aviación de Alemania procedía de plantas de aceite sintético que hidrogenaban carbón y alquitrán de hulla. Estos procesos se habían desarrollado durante la década de 1930 como un esfuerzo por lograr la independencia del combustible. Había dos grados de gasolina de aviación producidos en volumen en Alemania, el B-4 o grado azul y el C-3 o grado verde, que representaban alrededor de dos tercios de toda la producción. B-4 era equivalente a 89 octanos y C-3 era aproximadamente igual a los 100 octanos de EE. UU., aunque la mezcla pobre tenía una clasificación de alrededor de 95 octanos y era más pobre que la versión estadounidense. La producción máxima alcanzada en 1943 alcanzó los 52.200 barriles por día antes de que los aliados decidieran apuntar a las plantas de combustible sintético. A través de aviones enemigos capturados y análisis de la gasolina encontrada en ellos, tanto los Aliados como las potencias del Eje eran conscientes de la calidad de la gasolina de aviación que se producía y esto provocó una carrera de octanaje para lograr la ventaja en el rendimiento de los aviones. Más adelante en la guerra, el grado C-3 se mejoró hasta que era equivalente al grado 150 de EE. UU. (calificación de mezcla rica).

Japón

Japón, al igual que Alemania, casi no tenía suministro interno de petróleo y, a fines de la década de 1930, producía solo el 7% de su propio petróleo mientras importaba el resto, el 80% de los Estados Unidos. A medida que crecía la agresión japonesa en China (incidente del USS Panay) y llegaban noticias al público estadounidense sobre el bombardeo japonés de centros civiles, especialmente el bombardeo de Chungking, la opinión pública comenzó a apoyar el embargo estadounidense. Una encuesta de Gallup en junio de 1939 encontró que el 72 por ciento del público estadounidense apoyaba un embargo de materiales de guerra a Japón. Esto aumentó las tensiones entre EE. UU. y Japón, y llevó a EE. UU. a imponer restricciones a las exportaciones. En julio de 1940, EE. UU. emitió una proclamación que prohibía la exportación de gasolina de aviación de 87 octanos o más a Japón. Esta prohibición no obstaculizó a los japoneses, ya que sus aviones podían operar con combustibles por debajo de 87 octanos y, si era necesario, podían agregar TEL para aumentar el octanaje. Resultó que Japón compró un 550 por ciento más de gasolina de aviación de octanaje inferior a 87 en los cinco meses posteriores a la prohibición de julio de 1940 de las ventas de octanaje superior.La posibilidad de una prohibición total de gasolina de Estados Unidos creó fricciones en el gobierno japonés sobre qué acción tomar para asegurar más suministros de las Indias Orientales Holandesas y exigió mayores exportaciones de petróleo del gobierno holandés exiliado después de la Batalla de los Países Bajos. Esta acción llevó a los EE. UU. a trasladar su flota del Pacífico desde el sur de California a Pearl Harbor para ayudar a fortalecer la determinación británica de permanecer en Indochina. Con la invasión japonesa de la Indochina francesa en septiembre de 1940, surgieron grandes preocupaciones sobre la posible invasión japonesa de las Indias Holandesas para asegurar su petróleo. Después de que EE. UU. prohibiera todas las exportaciones de acero y chatarra de hierro, al día siguiente Japón firmó el Pacto Tripartito y esto llevó a Washington a temer que un embargo total de petróleo por parte de EE. UU. incitaría a los japoneses a invadir las Indias Orientales Holandesas. El 16 de junio de 1941 Harold Ickes, quien fue designado Coordinador de Petróleo para la Defensa Nacional, detuvo un envío de petróleo de Filadelfia a Japón a la luz de la escasez de petróleo en la costa este debido al aumento de las exportaciones a los Aliados. También envió un telegrama a todos los proveedores de petróleo de la costa este para que no enviaran petróleo a Japón sin su permiso. El presidente Roosevelt anuló las órdenes de Ickes diciéndole a Ickes que "... simplemente no tengo suficiente Marina para todos y cada pequeño episodio en el Pacífico significa menos barcos en el Atlántico".El 25 de julio de 1941, EE. UU. congeló todos los activos financieros japoneses y se requerirían licencias para cada uso de los fondos congelados, incluidas las compras de petróleo que podrían producir gasolina de aviación. El 28 de julio de 1941, Japón invadió el sur de Indochina.

El debate dentro del gobierno japonés sobre la situación del petróleo y la gasolina estaba conduciendo a la invasión de las Indias Orientales Holandesas, pero esto significaría una guerra con los EE. UU., cuya flota del Pacífico era una amenaza para su flanco. Esta situación condujo a la decisión de atacar la flota estadounidense en Pearl Harbor antes de proceder con la invasión de las Indias Orientales Holandesas. El 7 de diciembre de 1941, Japón atacó Pearl Harbor y, al día siguiente, los Países Bajos declararon la guerra a Japón, lo que inició la campaña de las Indias Orientales Holandesas. Pero los japoneses perdieron una oportunidad de oro en Pearl Harbor. "Todo el petróleo para la flota estaba en tanques de superficie en el momento de Pearl Harbor", diría más tarde el almirante Chester Nimitz, quien se convirtió en comandante en jefe de la Flota del Pacífico. "Tuvimos alrededor de 4+^{Había 1} ⁄ ₂ millones de barriles [720 000 m] de petróleo y todo era vulnerable a las balas calibre.50. Si los japoneses hubieran destruido el petróleo", agregó, "habría prolongado la guerra otros dos años".

Estados Unidos

A principios de 1944, William Boyd, presidente del Instituto Americano del Petróleo y presidente del Consejo de Guerra de la Industria del Petróleo, dijo: "Los Aliados pueden haber flotado hacia la victoria en una ola de petróleo en la Primera Guerra Mundial, pero en esta Segunda Guerra Mundial infinitamente mayor, volamos a la victoria sobre las alas del petróleo". En diciembre de 1941, Estados Unidos tenía 385.000 pozos de petróleo que producían 1.400 millones de barriles de petróleo al año y la capacidad de gasolina de aviación de 100 octanos era de 40.000 barriles al día. En 1944, EE. UU. producía más de 1500 millones de barriles al año (el 67 % de la producción mundial) y la industria del petróleo había construido 122 nuevas plantas para la producción de gasolina de aviación de 100 octanos y la capacidad superaba los 400 000 barriles al día, un aumento de más de diez veces. Se estimó que EE. estaba produciendo suficiente gasolina de aviación de 100 octanos para permitir el lanzamiento de 20.000 toneladas cortas (18.000 toneladas métricas) de bombas sobre el enemigo todos los días del año. El registro de consumo de gasolina del Ejército antes de junio de 1943 no estaba coordinado ya que cada servicio de suministro del Ejército compraba sus propios productos derivados del petróleo y no existía un sistema centralizado de control ni registros. El 1 de junio de 1943, el Ejército creó la División de Combustibles y Lubricantes del Cuerpo de Intendencia y, a partir de sus registros, tabularon que el Ejército (excluyendo combustibles y lubricantes para aeronaves) compró más de 2.400 millones de galones de gasolina para entregar a teatros en el extranjero entre el 1 de junio de 1943, hasta agosto de 1945. Esa cifra no incluye la gasolina utilizada por el Ejército dentro de los Estados Unidos. 000 toneladas métricas) de bombas sobre el enemigo todos los días del año. El registro de consumo de gasolina del Ejército antes de junio de 1943 no estaba coordinado ya que cada servicio de suministro del Ejército compraba sus propios productos derivados del petróleo y no existía un sistema centralizado de control ni registros. El 1 de junio de 1943, el Ejército creó la División de Combustibles y Lubricantes del Cuerpo de Intendencia y, a partir de sus registros, tabularon que el Ejército (excluyendo combustibles y lubricantes para aeronaves) compró más de 2.400 millones de galones de gasolina para entregar a teatros en el extranjero entre el 1 de junio de 1943, hasta agosto de 1945. Esa cifra no incluye la gasolina utilizada por el Ejército dentro de los Estados Unidos. 000 toneladas métricas) de bombas sobre el enemigo todos los días del año. El registro de consumo de gasolina del Ejército antes de junio de 1943 no estaba coordinado ya que cada servicio de suministro del Ejército compraba sus propios productos derivados del petróleo y no existía un sistema centralizado de control ni registros. El 1 de junio de 1943, el Ejército creó la División de Combustibles y Lubricantes del Cuerpo de Intendencia y, a partir de sus registros, tabularon que el Ejército (excluyendo combustibles y lubricantes para aeronaves) compró más de 2.400 millones de galones de gasolina para entregar a teatros en el extranjero entre el 1 de junio de 1943, hasta agosto de 1945. Esa cifra no incluye la gasolina utilizada por el Ejército dentro de los Estados Unidos. El registro de consumo de gasolina del Ejército antes de junio de 1943 no estaba coordinado ya que cada servicio de suministro del Ejército compraba sus propios productos derivados del petróleo y no existía un sistema centralizado de control ni registros. El 1 de junio de 1943, el Ejército creó la División de Combustibles y Lubricantes del Cuerpo de Intendencia y, a partir de sus registros, tabularon que el Ejército (excluyendo combustibles y lubricantes para aeronaves) compró más de 2.400 millones de galones de gasolina para entregar a teatros en el extranjero entre el 1 de junio de 1943, hasta agosto de 1945. Esa cifra no incluye la gasolina utilizada por el Ejército dentro de los Estados Unidos. El registro de consumo de gasolina del Ejército antes de junio de 1943 no estaba coordinado ya que cada servicio de suministro del Ejército compraba sus propios productos derivados del petróleo y no existía un sistema centralizado de control ni registros. El 1 de junio de 1943, el Ejército creó la División de Combustibles y Lubricantes del Cuerpo de Intendencia y, a partir de sus registros, tabularon que el Ejército (excluyendo combustibles y lubricantes para aeronaves) compró más de 2.400 millones de galones de gasolina para entregar a teatros en el extranjero entre el 1 de junio de 1943, hasta agosto de 1945. Esa cifra no incluye la gasolina utilizada por el Ejército dentro de los Estados Unidos.La producción de combustible para motores había disminuido de 701 000 000 barriles en 1941 a 608 000 000 barriles en 1943. La Segunda Guerra Mundial marcó la primera vez en la historia de EE. UU. que se racionó la gasolina y el gobierno impuso controles de precios para evitar la inflación. El consumo de gasolina por automóvil disminuyó de 755 galones por año en 1941 a 540 galones en 1943, con el objetivo de preservar el caucho para los neumáticos, ya que los japoneses habían cortado a los EE. UU. más del 90 por ciento de su suministro de caucho que provenía del este holandés. Indias y la industria del caucho sintético de EE.UU. estaba en su infancia. Los precios promedio de la gasolina pasaron de un mínimo histórico de $0,1275 por galón ($0,1841 con impuestos) en 1940 a $0,1448 por galón ($0,2050 con impuestos) en 1945.

Incluso con la producción de gasolina de aviación más grande del mundo, el ejército de EE. UU. descubrió que se necesitaba más. A lo largo de la guerra, el suministro de gasolina de aviación siempre estuvo por detrás de los requisitos y esto afectó el entrenamiento y las operaciones. La razón de esta escasez se desarrolló incluso antes de que comenzara la guerra. El libre mercado no apoyó el gasto de producir combustible de aviación de 100 octanos en grandes volúmenes, especialmente durante la Gran Depresión. El isooctano en la etapa inicial de desarrollo costaba $ 30 por galón e incluso en 1934, todavía costaba $ 2 por galón en comparación con $ 0.18 para la gasolina de motor cuando el Ejército decidió experimentar con 100 octanos para sus aviones de combate. Aunque solo el 3 por ciento de los aviones de combate de EE. UU. en 1935 podían aprovechar al máximo el octanaje más alto debido a las bajas relaciones de compresión, el Ejército vio que la necesidad de aumentar el rendimiento justificaba el gasto y compró 100.000 galones. En 1937, el Ejército estableció el combustible estándar de 100 octanos para los aviones de combate y en 1939 la producción era de solo 20 000 barriles por día. En efecto, el ejército de EE. UU. era el único mercado para la gasolina de aviación de 100 octanos y, cuando estalló la guerra en Europa, se creó un problema de suministro que persistió durante toda la guerra.

Con la guerra en Europa hecha realidad en 1939, todas las predicciones de consumo de 100 octanos superaban toda producción posible. Ni el Ejército ni la Armada podían contratar con más de seis meses de anticipación el combustible y no podían suplir los fondos para la expansión de la planta. Sin un mercado garantizado a largo plazo, la industria petrolera no arriesgaría su capital para expandir la producción de un producto que solo el gobierno compraría. La solución a la expansión del almacenamiento, el transporte, las finanzas y la producción fue la creación de la Corporación de Suministros de Defensa el 19 de septiembre de 1940. La Corporación de Suministros de Defensa compraría, transportaría y almacenaría toda la gasolina de aviación para el Ejército y la Armada al costo más un acarreo. tarifa.

Cuando la fuga aliada después del Día D descubrió que sus ejércitos extendían sus líneas de suministro hasta un punto peligroso, la solución improvisada fue el Red Ball Express. Pero incluso este pronto fue inadecuado. Los camiones de los convoyes tenían que recorrer distancias más largas a medida que avanzaban los ejércitos y consumían un mayor porcentaje de la misma gasolina que intentaban entregar. En 1944, el Tercer Ejército del general George Patton finalmente se estancó justo antes de la frontera alemana después de quedarse sin gasolina. El general estaba tan molesto por la llegada de un camión lleno de raciones en lugar de gasolina que gritó: "Diablos, nos envían comida, cuando saben que podemos luchar sin comida pero no sin petróleo".La solución tuvo que esperar a la reparación de las vías férreas y puentes para que los trenes más eficientes pudieran reemplazar los convoyes de camiones que consumen gasolina.

Estados Unidos, 1946 al presente

El desarrollo de motores a reacción que quemaban combustibles a base de queroseno durante la Segunda Guerra Mundial para aeronaves produjo un sistema de propulsión de rendimiento superior al que podían ofrecer los motores de combustión interna y las fuerzas militares de los EE. UU. reemplazaron gradualmente sus aviones de combate de pistón con aviones a reacción. Este desarrollo esencialmente eliminaría la necesidad militar de combustibles de octanaje cada vez mayor y eliminaría el apoyo del gobierno a la industria de refinación para continuar con la investigación y producción de combustibles tan exóticos y costosos. La aviación comercial tardó más en adaptarse a la propulsión a chorro y hasta 1958, cuando el Boeing 707 entró en servicio comercial por primera vez, los aviones de pistón todavía dependían de la gasolina de aviación. Pero la aviación comercial tenía mayores preocupaciones económicas que el rendimiento máximo que los militares podían permitirse. A medida que aumentaba el número de octanos, también lo hacía el costo de la gasolina, pero el aumento incremental en la eficiencia se vuelve menor a medida que aumenta la relación de compresión. Esta realidad fijó un límite práctico a cuánto podrían aumentar las altas relaciones de compresión en relación con el precio de la gasolina.Producido por última vez en 1955, el Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major usaba gasolina de aviación 115/145 y producía 1 caballo de fuerza por pulgada cúbica con una relación de compresión de 6,7 (la sobrealimentación turbo aumentaría esto) y 1 libra de peso del motor para producir 1,1 caballos de fuerza.. Esto se compara con el motor de los hermanos Wright que necesita casi 17 libras de peso del motor para producir 1 caballo de fuerza.

La industria automotriz de EE. UU. después de la Segunda Guerra Mundial no pudo aprovechar los combustibles de alto octanaje disponibles en ese momento. Las relaciones de compresión de los automóviles aumentaron de un promedio de 5,3 a 1 en 1931 a solo 6,7 a 1 en 1946. El octanaje promedio de la gasolina de motor de grado regular aumentó de 58 a 70 durante el mismo tiempo. Los aviones militares usaban costosos motores turbo sobrealimentados que costaban al menos 10 veces más por caballo de fuerza que los motores de automóviles y tenían que revisarse cada 700 a 1000 horas. El mercado del automóvil no podía soportar motores tan caros.No sería hasta 1957 que el primer fabricante de automóviles de EE. UU. podría producir en masa un motor que produciría un caballo de fuerza por pulgada cúbica, la opción de motor Chevrolet V-8 de 283 hp/283 pulgadas cúbicas en el Corvette. A $ 485, esta era una opción costosa que pocos consumidores podían pagar y solo atraería al mercado de consumidores orientado al rendimiento dispuesto a pagar por el combustible premium requerido. Este motor tenía una relación de compresión anunciada de 10,5 a 1 y las especificaciones AMA de 1958 establecían que el octanaje requerido era de 96-100 RON. Con 535 libras (243 kg) (1959 con admisión de aluminio), se necesitaron 1,9 libras (0,86 kg) de peso del motor para generar 1 caballo de fuerza (0,75 kW).

En la década de 1950, las refinerías de petróleo comenzaron a centrarse en combustibles de alto octanaje y luego se agregaron detergentes a la gasolina para limpiar los chorros de los carburadores. La década de 1970 fue testigo de una mayor atención a las consecuencias ambientales de la quema de gasolina. Estas consideraciones llevaron a la eliminación gradual de TEL y su reemplazo por otros compuestos antidetonantes. Posteriormente, se introdujo la gasolina con bajo contenido de azufre, en parte para preservar los catalizadores en los sistemas de escape modernos.

Análisis químico y producción.

La gasolina comercial es una mezcla de un gran número de diferentes hidrocarburos. La gasolina se produce para cumplir con una serie de especificaciones de rendimiento del motor y son posibles muchas composiciones diferentes. Por lo tanto, la composición química exacta de la gasolina no está definida. La especificación de rendimiento también varía según la temporada, lo que requiere mezclas más volátiles (debido al butano agregado) durante el invierno para poder arrancar un motor frío. En la refinería, la composición varía según los crudos a partir de los cuales se produce, el tipo de unidades de procesamiento presentes en la refinería, cómo se operan esas unidades y qué corrientes de hidrocarburos (mezclas) opta por usar la refinería al mezclar el producto final. producto.

La gasolina se produce en las refinerías de petróleo. Aproximadamente 72 litros (19 galones estadounidenses) de gasolina se derivan de un barril de petróleo crudo de 160 litros (42 galones estadounidenses). El material separado del petróleo crudo a través de la destilación, llamado gasolina virgen o de destilación directa, no cumple con las especificaciones de los motores modernos (en particular, el índice de octanaje; consulte a continuación), pero puede combinarse con la mezcla de gasolina.

La mayor parte de una gasolina típica consiste en una mezcla homogénea de hidrocarburos pequeños y relativamente livianos con entre 4 y 12 átomos de carbono por molécula (comúnmente denominados C4-C12). Es una mezcla de parafinas (alcanos), olefinas (alquenos) y cicloalcanos (naftenos). El uso de los términos parafina y olefina en lugar de la nomenclatura química estándar alcano y alqueno, respectivamente, es particular de la industria petrolera. La proporción real de moléculas en cualquier gasolina depende de:

• la refinería de petróleo que produce la gasolina, ya que no todas las refinerías tienen el mismo conjunto de unidades de procesamiento;
• la alimentación de crudo utilizada por la refinería;
• el grado de la gasolina (en particular, el octanaje).

Las diversas corrientes de refinería mezcladas para producir gasolina tienen diferentes características. Algunas corrientes importantes incluyen las siguientes:

• Gasolina de destilación directa, comúnmente conocida como nafta, se destila directamente del petróleo crudo. Una vez que la principal fuente de combustible, su índice de bajo octanaje requería aditivos de plomo. Es bajo en compuestos aromáticos (según el grado de la corriente de petróleo crudo) y contiene algunos cicloalcanos (naftenos) y nada de olefinas (alquenos). Entre el 0 y el 20 por ciento de esta corriente se acumula en la gasolina terminada porque la cantidad de esta fracción en el crudo es menor que la demanda de combustible y el número de octanos de investigación (RON) de la fracción es demasiado bajo. Las propiedades químicas (a saber, RON y presión de vapor Reid (RVP)) de la gasolina de primera destilación se pueden mejorar mediante reformado e isomerización. Sin embargo, antes de alimentar esas unidades, la nafta debe dividirse en nafta liviana y pesada. La gasolina de destilación directa también se puede utilizar como materia prima para los craqueadores a vapor para producir olefinas.
• El reformado, producido en un reformador catalítico, tiene un octanaje alto con un contenido aromático alto y un contenido de olefina relativamente bajo. La mayor parte del benceno, tolueno y xileno (los llamados hidrocarburos BTX) son más valiosos como materias primas químicas y, por lo tanto, se eliminan en cierta medida.
• La gasolina craqueada catalíticamente, o nafta craqueada catalíticamente, producida con un craqueador catalítico, tiene un octanaje moderado, un alto contenido de olefinas y un contenido aromático moderado.
• El hidrocrackato (pesado, medio y ligero), producido con un hidrocraqueador, tiene un índice de octanaje medio a bajo y niveles aromáticos moderados.
• El alquilato se produce en una unidad de alquilación, utilizando isobutano y olefinas como materias primas. El alquilato terminado no contiene compuestos aromáticos ni olefinas y tiene un alto MON (Número de octano del motor).
• El isomerato se obtiene isomerizando gasolina de destilación directa de bajo octanaje en isoparafinas (alcanos sin cadena, como el isooctano). Isomerate tiene un RON y MON medio, pero no tiene aromáticos ni olefinas.
• El butano generalmente se mezcla en la piscina de gasolina, aunque la cantidad de esta corriente está limitada por la especificación RVP.

Los términos anteriores son la jerga utilizada en la industria petrolera y la terminología varía.

Actualmente, muchos países establecen límites para los aromáticos de la gasolina en general, el benceno en particular y el contenido de olefinas (alquenos). Dichas regulaciones han llevado a una preferencia creciente por los isómeros de alcanos, como isomeratos o alquilatos, ya que su octanaje es mayor que el de los n-alcanos. En la Unión Europea, el límite de benceno se establece en 1% por volumen para todos los grados de gasolina para automóviles. Esto generalmente se logra evitando alimentar C6, en particular ciclohexano, a la unidad reformadora, donde se convertiría en benceno. Por lo tanto, solo la nafta virgen pesada (HVN) (desulfurada) se alimenta a la unidad reformadora.

La gasolina también puede contener otros compuestos orgánicos, como éteres orgánicos (añadidos deliberadamente), además de pequeños niveles de contaminantes, en particular compuestos organosulfurados (que normalmente se eliminan en la refinería).

Propiedades físicas

Densidad

La gravedad específica de la gasolina varía de 0,71 a 0,77, y las densidades más altas tienen una mayor fracción de volumen de aromáticos. La gasolina comercializable terminada se comercializa (en Europa) con una referencia estándar de 0,755 kg/L (6,30 lb/US gal), y su precio se escala o desescala según su densidad real. Debido a su baja densidad, la gasolina flota en el agua y, por lo tanto, el agua generalmente no se puede usar para extinguir un incendio de gasolina a menos que se aplique en forma de rocío fino.

Estabilidad

La gasolina de calidad debe ser estable durante seis meses si se almacena correctamente, pero como la gasolina es una mezcla en lugar de un solo compuesto, se descompondrá lentamente con el tiempo debido a la separación de los componentes. La gasolina almacenada durante un año probablemente podrá quemarse en un motor de combustión interna sin demasiados problemas. Sin embargo, los efectos del almacenamiento a largo plazo se harán más notorios con cada mes que pase hasta que llegue el momento en que la gasolina deba diluirse con cantidades cada vez mayores de combustible recién hecho para que la gasolina más vieja pueda agotarse. Si no se diluye, se producirá un funcionamiento inadecuado y esto puede incluir daños en el motor por fallas en el encendido o la falta de acción adecuada del combustible dentro de un sistema de inyección de combustible y de una computadora a bordo que intente compensar (si corresponde al vehículo). Lo ideal es almacenar la gasolina en un recipiente hermético (para evitar la oxidación o que el vapor de agua se mezcle con el gas) que pueda soportar la presión de vapor de la gasolina sin ventilación (para evitar la pérdida de las fracciones más volátiles) a una temperatura fresca estable (para reducir el exceso de presión de la expansión del líquido y para reducir la velocidad de cualquier reacción de descomposición). Cuando la gasolina no se almacena correctamente, pueden aparecer gomas y sólidos, que pueden corroer los componentes del sistema y acumularse en las superficies mojadas, lo que da como resultado una condición denominada "combustible rancio". La gasolina que contiene etanol está especialmente sujeta a la absorción de humedad atmosférica, y luego forma gomas, sólidos o dos fases (una fase de hidrocarburo que flota sobre una fase de agua y alcohol). que puede corroer los componentes del sistema y acumularse en las superficies mojadas, dando como resultado una condición llamada "combustible rancio". La gasolina que contiene etanol está especialmente sujeta a la absorción de humedad atmosférica, y luego forma gomas, sólidos o dos fases (una fase de hidrocarburo que flota sobre una fase de agua y alcohol). que puede corroer los componentes del sistema y acumularse en las superficies mojadas, dando como resultado una condición llamada "combustible rancio". La gasolina que contiene etanol está especialmente sujeta a la absorción de humedad atmosférica, y luego forma gomas, sólidos o dos fases (una fase de hidrocarburo que flota sobre una fase de agua y alcohol).

La presencia de estos productos de degradación en el tanque de combustible o en las líneas de combustible más un carburador o componentes de inyección de combustible dificultan el arranque del motor o reducen su rendimiento. Al reanudar el uso regular del motor, la acumulación puede o no ser eventualmente limpiada por el flujo de gasolina nueva. La adición de un estabilizador de combustible a la gasolina puede prolongar la vida útil del combustible que no está o no puede almacenarse adecuadamente, aunque la única solución real al problema del almacenamiento a largo plazo de un motor o un máquina o vehículo. Los estabilizadores de combustible típicos son mezclas patentadas que contienen alcoholes minerales, alcohol isopropílico, 1,2,4-trimetilbenceno u otros aditivos. Los estabilizadores de combustible se usan comúnmente para motores pequeños, como motores de cortadoras de césped y tractores, especialmente cuando su uso es esporádico o estacional (poco o ningún uso durante una o más estaciones del año). Se ha aconsejado a los usuarios que mantengan los recipientes de gasolina más de la mitad llenos y debidamente tapados para reducir la exposición al aire, evitar el almacenamiento a altas temperaturas, hacer funcionar el motor durante diez minutos para hacer circular el estabilizador a través de todos los componentes antes del almacenamiento y hacer funcionar el motor. a intervalos para purgar el combustible viciado del carburador.

Los requisitos de estabilidad de la gasolina están establecidos por la norma ASTM D4814. Esta norma describe las diversas características y requisitos de los combustibles de automoción para su uso en una amplia gama de condiciones de funcionamiento en vehículos terrestres equipados con motores de encendido por chispa.

Contenido de energía de combustión

Un motor de combustión interna alimentado con gasolina obtiene energía de la combustión de varios hidrocarburos de la gasolina con oxígeno del aire ambiente, produciendo dióxido de carbono y agua como gases de escape. La combustión del octano, una especie representativa, realiza la reacción química:

2 C ₈ H ₁₈ + 25 O ₂ → 16 CO ₂ + 18 H ₂ O

Por peso, la combustión de gasolina libera alrededor de 46,7 MJ/kg (13,0 kWh/kg; 21,2 MJ/lb) o por volumen 33,6 MJ/L (9,3 kWh/L; 127 MJ/gal EE.UU.; 121 000 Btu/gal EE.UU.), cotizando el poder calorífico inferior. Las mezclas de gasolina difieren y, por lo tanto, el contenido de energía real varía según la temporada y el productor hasta en un 1,75% más o menos que el promedio. En promedio, alrededor de 74 L (19,5 gal EE.UU.; 16,3 gal imp.) de gasolina están disponibles a partir de un barril de petróleo crudo (alrededor del 46% por volumen), que varía según la calidad del crudo y el grado de la gasolina. El resto son productos que van desde el alquitrán hasta la nafta.

Un combustible de alto octanaje, como el gas licuado de petróleo (GLP), tiene una potencia de salida general más baja en la relación de compresión típica de 10:1 de un diseño de motor optimizado para combustible de gasolina. Un motor ajustado para combustible LPG a través de relaciones de compresión más altas (típicamente 12:1) mejora la potencia de salida. Esto se debe a que los combustibles de mayor octanaje permiten una mayor relación de compresión sin detonación, lo que da como resultado una mayor temperatura del cilindro, lo que mejora la eficiencia. Además, se crea una mayor eficiencia mecánica mediante una mayor relación de compresión a través de la mayor relación de expansión concomitante en la carrera de potencia, que es, con mucho, el mayor efecto. La relación de expansión más alta extrae más trabajo del gas a alta presión creado por el proceso de combustión. Un motor de ciclo Atkinson usa la sincronización de los eventos de la válvula para producir los beneficios de una alta relación de expansión sin las desventajas, principalmente la detonación, de una alta relación de compresión. Una alta relación de expansión es también una de las dos razones clave de la eficiencia de los motores diesel, junto con la eliminación de las pérdidas de bombeo debido a la estrangulación del flujo de aire de admisión.

El menor contenido energético del GLP por volumen líquido en comparación con la gasolina se debe principalmente a su menor densidad. Esta densidad más baja es una propiedad del peso molecular más bajo del propano (el componente principal del GLP) en comparación con la mezcla de varios compuestos de hidrocarburos de la gasolina con pesos moleculares más pesados ​​que el propano. Por el contrario, el contenido de energía por peso del GLP es mayor que el de la gasolina debido a una mayor proporción de hidrógeno a carbono.

Los pesos moleculares de las especies en la combustión representativa del octanaje son C ₈ H ₁₈ 114, O ₂ 32, CO ₂ 44, H ₂ O 18; por lo tanto, 1 kg de combustible reacciona con 3,51 kg de oxígeno para producir 3,09 kg de dióxido de carbono y 1,42 kg de agua.

Índice de octanaje

Los motores de encendido por chispa están diseñados para quemar gasolina en un proceso controlado llamado deflagración. Sin embargo, la mezcla sin quemar puede autoencenderse solo por la presión y el calor, en lugar de encenderse con la bujía en el momento exacto, lo que provoca un aumento rápido de la presión que puede dañar el motor. Esto a menudo se denomina detonación del motor o detonación del gas final. El golpeteo se puede reducir aumentando la resistencia de la gasolina a la autoignición, que se expresa por su octanaje.

El octanaje se mide en relación con una mezcla de 2,2,4-trimetilpentano (un isómero de octano) y n-heptano. Existen diferentes convenciones para expresar los índices de octanaje, por lo que el mismo combustible físico puede tener varios índices de octanaje diferentes según la medida utilizada. Uno de los más conocidos es el número de octano de investigación (RON).

El octanaje de la gasolina típica disponible en el mercado varía según el país. En Finlandia, Suecia y Noruega, 95 RON es el estándar para gasolina regular sin plomo y 98 RON también está disponible como una opción más cara.

En Reino Unido, más del 95% de la gasolina vendida tiene 95 RON y se comercializa como Sin Plomo o Sin Plomo Premium. Súper sin plomo, con 97/98 RON y combustibles de alto rendimiento de marca (por ejemplo, Shell V-Power, BP Ultimate) con 99 RON componen el resto. Es posible que la gasolina con 102 RON rara vez esté disponible para carreras.

En los Estados Unidos, los índices de octanaje en los combustibles sin plomo varían entre 85 y 87 AKI (91–92 RON) para regular, 89–90 AKI (94–95 RON) para grado medio (equivalente al regular europeo), hasta 90– 94 AKI (95–99 RON) para premium (prima europea).

Como la ciudad más grande de Sudáfrica, Johannesburgo, está ubicada en Highveld a 1.753 metros (5.751 pies) sobre el nivel del mar, la Asociación de Automóviles de Sudáfrica recomienda gasolina de 95 octanos a baja altitud y de 93 octanos para usar en Johannesburgo porque "Cuanto más alto cuanto mayor sea la altitud, menor será la presión del aire y menor será la necesidad de un combustible de alto octanaje, ya que no hay una ganancia real de rendimiento".

El índice de octanaje se volvió importante a medida que los militares buscaban una mayor potencia para los motores de los aviones a fines de la década de 1930 y en la de 1940. Una clasificación de octanaje más alta permite una relación de compresión más alta o un impulso del supercargador y, por lo tanto, temperaturas y presiones más altas, lo que se traduce en una mayor potencia de salida. Algunos científicos incluso predijeron que una nación con un buen suministro de gasolina de alto octanaje tendría ventaja en el poder aéreo. En 1943, el motor aeronáutico Rolls-Royce Merlin producía 980 kW (1320 hp) utilizando combustible de 100 RON con una cilindrada modesta de 27 L (7,1 gal EE.UU.). En el momento de la Operación Overlord, tanto la RAF como la USAAF estaban realizando algunas operaciones en Europa utilizando combustible de 150 RON (100/150 avgas), obtenido al agregar un 2,5 % de anilina a avgas de 100 octanos.En ese momento, el Rolls-Royce Merlin 66 estaba desarrollando 1.500 kW (2.000 hp) utilizando este combustible.

Aditivos

Aditivos antidetonantes

Tetraetilo de plomo

La gasolina, cuando se usa en motores de combustión interna de alta compresión, tiende a autoencenderse o "detonarse" causando daños en el motor golpeando (también llamado "pinging" o "pinking"). Para abordar este problema, el tetraetilo de plomo (TEL) se adoptó ampliamente como aditivo para la gasolina en la década de 1920. Sin embargo, con una conciencia cada vez mayor de la gravedad del alcance del daño ambiental y de salud causado por los compuestos de plomo y la incompatibilidad del plomo con los convertidores catalíticos, los gobiernos comenzaron a exigir reducciones en el plomo de la gasolina.

En los Estados Unidos, la Agencia de Protección Ambiental emitió regulaciones para reducir el contenido de plomo de la gasolina con plomo en una serie de fases anuales, programadas para comenzar en 1973 pero retrasadas por apelaciones judiciales hasta 1976. Para 1995, el combustible con plomo representaba solo el 0,6 por ciento de ventas totales de gasolina y menos de 2000 toneladas cortas (1800 toneladas métricas) de plomo al año. A partir del 1 de enero de 1996, la Ley de aire limpio de EE. UU. prohibió la venta de combustible con plomo para su uso en vehículos de carretera en EE. UU. El uso de TEL también requería otros aditivos, como el dibromoetano.

Los países europeos comenzaron a reemplazar los aditivos que contenían plomo a fines de la década de 1980 y, a fines de la década de 1990, se prohibió la gasolina con plomo en toda la Unión Europea. Los Emiratos Árabes Unidos comenzaron a cambiar a gasolina sin plomo a principios de la década de 2000.

La reducción en el contenido promedio de plomo en la sangre humana puede ser una de las principales causas de la caída de las tasas de delitos violentos en todo el mundo, incluida Sudáfrica. Un estudio encontró una correlación entre el uso de gasolina con plomo y los delitos violentos. Otros estudios no encontraron correlación.()

En agosto de 2021, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente anunció que la gasolina con plomo había sido erradicada en todo el mundo, siendo Argelia el último país en agotar sus reservas. El secretario general de la ONU, António Guterres, calificó la erradicación de la gasolina con plomo como una "historia de éxito internacional". También agregó: "Dejar de usar gasolina con plomo evitará más de un millón de muertes prematuras cada año por enfermedades cardíacas, accidentes cerebrovasculares y cáncer, y protegerá a los niños cuyo coeficiente intelectual está dañado por la exposición al plomo". Greenpeace calificó el anuncio como "el final de una era tóxica". Sin embargo, la gasolina con plomo sigue utilizándose en aplicaciones aeronáuticas, de carreras de autos y todoterreno.El uso de aditivos con plomo todavía está permitido en todo el mundo para la formulación de algunos grados de gasolina de aviación, como 100LL, porque es difícil alcanzar el octanaje requerido sin el uso de aditivos con plomo.

Diferentes aditivos han reemplazado a los compuestos de plomo. Los aditivos más populares incluyen hidrocarburos aromáticos, éteres (MTBE y ETBE) y alcoholes, más comúnmente etanol.

Gasolina de reemplazo de plomo

La gasolina de reemplazo de plomo (LRP) fue desarrollada para vehículos diseñados para funcionar con combustibles con plomo e incompatibles con combustibles sin plomo. En lugar de tetraetilo de plomo, contiene otros metales como compuestos de potasio o metilciclopentadienil manganeso tricarbonilo (MMT); estos están destinados a amortiguar las válvulas y asientos de escape blandos para que no sufran recesión debido al uso de combustible sin plomo.

El LRP se comercializó durante y después de la eliminación gradual de los combustibles para motores con plomo en el Reino Unido, Australia, Sudáfrica y algunos otros países. La confusión de los consumidores condujo a una preferencia errónea generalizada por LRP en lugar de sin plomo, y LRP se eliminó gradualmente de 8 a 10 años después de la introducción de sin plomo.

La gasolina con plomo se retiró de la venta en Gran Bretaña después del 31 de diciembre de 1999, siete años después de que las regulaciones de la CEE señalaran el final de la producción de automóviles que usaban gasolina con plomo en los estados miembros. En esta etapa, un gran porcentaje de automóviles de la década de 1980 y principios de la de 1990 que funcionaban con gasolina con plomo todavía estaban en uso, junto con automóviles que podían funcionar con combustible sin plomo. Sin embargo, la disminución del número de tales automóviles en las carreteras británicas hizo que muchas estaciones de gasolina retiraran LRP de la venta en 2003.

TMM

El metilciclopentadienil manganeso tricarbonilo (MMT) se usa en Canadá y EE. UU. para aumentar el octanaje. Su uso en Estados Unidos ha sido restringido por normativa, aunque actualmente está permitido. Su uso en la Unión Europea está restringido por el artículo 8a de la Directiva de calidad del combustible luego de su prueba bajo el Protocolo para la evaluación de los efectos de los aditivos de combustible metálicos en el rendimiento de emisiones de los vehículos.

Estabilizadores de combustible (antioxidantes y desactivadores de metales)

Los depósitos de resina gomosa y pegajosa resultan de la degradación oxidativa de la gasolina durante el almacenamiento a largo plazo. Estos depósitos dañinos surgen de la oxidación de alquenos y otros componentes menores en la gasolina (ver aceites secantes). Las mejoras en las técnicas de refinería generalmente han reducido la susceptibilidad de las gasolinas a estos problemas. Anteriormente, las gasolinas craqueadas térmicamente o catalíticamente eran las más susceptibles a la oxidación. Las sales de cobre aceleran la formación de gomas, que pueden neutralizarse con aditivos llamados desactivadores de metales.

Esta degradación se puede prevenir mediante la adición de 5 a 100 ppm de antioxidantes, como fenilendiaminas y otras aminas. Los hidrocarburos con un índice de bromo de 10 o superior pueden protegerse con la combinación de fenoles sin impedimento o parcialmente impedido y bases amínicas fuertes solubles en aceite, como fenoles impedidos. La gasolina "rancia" se puede detectar mediante una prueba enzimática colorimétrica de peróxidos orgánicos producidos por la oxidación de la gasolina.

Las gasolinas también se tratan con desactivadores de metales, que son compuestos que secuestran (desactivan) sales metálicas que, de lo contrario, aceleran la formación de residuos gomosos. Las impurezas metálicas pueden surgir del propio motor o como contaminantes en el combustible.

Detergentes

La gasolina, tal como se entrega en la bomba, también contiene aditivos para reducir la acumulación interna de carbón en el motor, mejorar la combustión y facilitar el arranque en climas fríos. Se pueden encontrar altos niveles de detergente en las gasolinas detergentes de primer nivel. La especificación para las gasolinas detergentes de primer nivel fue desarrollada por cuatro fabricantes de automóviles: GM, Honda, Toyota y BMW. Según el boletín, el requisito mínimo de la EPA de EE. UU. no es suficiente para mantener limpios los motores. Los detergentes típicos incluyen alquilaminas y fosfatos de alquilo a un nivel de 50 a 100 ppm.

Etanol

Unión Europea

En la UE, se puede agregar un 5 % de etanol dentro de la especificación de gasolina común (EN 228). Se están llevando a cabo conversaciones para permitir una mezcla del 10% de etanol (disponible en gasolineras finlandesas, francesas y alemanas). En Finlandia, la mayoría de las gasolineras venden 95E10, que es 10 % de etanol, y 98E5, que es 5 % de etanol. La mayoría de la gasolina que se vende en Suecia tiene entre un 5% y un 15% de etanol añadido. En los Países Bajos se venden tres mezclas diferentes de etanol: E5, E10 y hE15. El último de estos difiere de las mezclas estándar de etanol y gasolina en que consiste en un 15% de etanol hidratado (es decir, el azeótropo de etanol y agua) en lugar del etanol anhidro que tradicionalmente se usa para mezclar con gasolina.

Brasil

La Agencia Nacional de Petróleo, Gas Natural y Biocombustibles (ANP) de Brasil exige que la gasolina para uso automotor tenga 27,5% de etanol agregado en su composición. El etanol hidratado puro también está disponible como combustible.

Australia

La legislación exige que los minoristas etiqueten los combustibles que contienen etanol en el surtidor y limita el uso de etanol al 10 % de la gasolina en Australia. Dicha gasolina es comúnmente llamada E10 por las principales marcas y es más económica que la gasolina normal sin plomo.

Estados Unidos

El estándar federal de combustibles renovables (RFS, por sus siglas en inglés) requiere que las refinerías y mezcladoras mezclen biocombustibles renovables (principalmente etanol) con gasolina, lo suficiente para cumplir con un objetivo anual creciente de galones totales mezclados. Aunque el mandato no requiere un porcentaje específico de etanol, los aumentos anuales en el objetivo combinados con la disminución del consumo de gasolina han provocado que el contenido típico de etanol en la gasolina se acerque al 10%. La mayoría de las bombas de combustible muestran una etiqueta que indica que el combustible puede contener hasta un 10 % de etanol, una disparidad intencional que refleja el porcentaje real variable. Hasta fines de 2010, los minoristas de combustible solo estaban autorizados a vender combustible que contenía hasta un 10 por ciento de etanol (E10), y la mayoría de las garantías de los vehículos (excepto los vehículos de combustible flexible) autorizan combustibles que no contienen más del 10 por ciento de etanol.En algunas partes de los Estados Unidos, a veces se agrega etanol a la gasolina sin indicación de que sea un componente.

India

En octubre de 2007, el gobierno de India decidió hacer obligatoria la mezcla de etanol al 5% (con gasolina). Actualmente, el producto mezclado con etanol al 10% (E10) se vende en varias partes del país. Se ha encontrado que el etanol en al menos un estudio daña los convertidores catalíticos.

Tintes

Aunque la gasolina es un líquido naturalmente incoloro, muchas gasolinas se tiñen en varios colores para indicar su composición y usos aceptables. En Australia, el grado más bajo de gasolina (91 RON) se tiñó de un tono claro de rojo/naranja y ahora tiene el mismo color que el grado medio (95 RON) y el octanaje alto (98 RON), que se tiñen de amarillo. En los Estados Unidos, la gasolina de aviación (avgas) se tiñe para identificar su octanaje y distinguirla del combustible para aviones a base de queroseno, lo cual es claro. En Canadá, la gasolina para uso marino y agrícola está teñida de rojo y no está sujeta al impuesto sobre las ventas.

Mezcla de oxigenados

La mezcla de oxigenados agrega compuestos que contienen oxígeno como MTBE, ETBE, TAME, TAEE, etanol y biobutanol. La presencia de estos oxigenados reduce la cantidad de monóxido de carbono y combustible no quemado en el escape. En muchas áreas de los EE. UU., las regulaciones de la EPA exigen la mezcla de compuestos oxigenados para reducir el smog y otros contaminantes transportados por el aire. Por ejemplo, en el sur de California, el combustible debe contener un 2 % de oxígeno por peso, lo que da como resultado una mezcla de 5,6 % de etanol en gasolina. El combustible resultante a menudo se conoce como gasolina reformulada (RFG) o gasolina oxigenada, o en el caso de California, gasolina reformulada de California. El requisito federal de que los RFG contengan oxígeno se eliminó el 6 de mayo de 2006 porque la industria había desarrollado RFG con control de VOC que no necesitaba oxígeno adicional.

El MTBE se eliminó gradualmente en los EE. UU. debido a la contaminación del agua subterránea y las reglamentaciones y demandas resultantes. El etanol y, en menor medida, el ETBE derivado del etanol son sustitutos comunes. Una mezcla común de etanol y gasolina del 10 % de etanol mezclado con gasolina se llama gasohol o E10, y una mezcla de etanol y gasolina del 85 % de etanol mezclado con gasolina se llama E85. El uso más extenso de etanol tiene lugar en Brasil, donde el etanol se deriva de la caña de azúcar. En 2004, se produjeron más de 13 000 millones de litros (3,4 × 10 galones estadounidenses) de etanol en los Estados Unidos para uso como combustible, principalmente a partir de maíz, y el E85 se está volviendo disponible lentamente en gran parte de los Estados Unidos, aunque muchas de las relativamente pocas estaciones las máquinas expendedoras E85 no están abiertas al público en general.

La Directiva de la Unión Europea sobre la promoción del uso de biocombustibles y otros combustibles renovables para el transporte fomenta el uso de bioetanol y biometanol, ya sea directa o indirectamente mediante la conversión de etanol en bio-ETBE, o metanol en bio-MTBE. Sin embargo, dado que la producción de bioetanol a partir de azúcares y almidones fermentados implica la destilación, la gente común en gran parte de Europa no puede legalmente fermentar y destilar su propio bioetanol en la actualidad (a diferencia de los EE. UU., donde obtener un permiso de destilación BATF ha sido fácil desde la crisis del petróleo de 1973).

La seguridad

Toxicidad

La ficha de datos de seguridad de la gasolina sin plomo Texan de 2003 muestra al menos 15 sustancias químicas peligrosas en diversas cantidades, como benceno (hasta un 5 % por volumen), tolueno (hasta un 35 % por volumen), naftaleno (hasta un 1 % por volumen)), trimetilbenceno (hasta un 7 % en volumen), metil terc -butil éter (MTBE) (hasta un 18 % en volumen, en algunos estados) y una decena más. Los hidrocarburos en la gasolina generalmente exhiben toxicidades agudas bajas, con LD50 de 700 a 2700 mg/kg para compuestos aromáticos simples. El benceno y muchos aditivos antidetonantes son cancerígenos.

Las personas pueden estar expuestas a la gasolina en el lugar de trabajo al tragarla, respirar los vapores, contacto con la piel y contacto con los ojos. La gasolina es tóxica. El Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) también ha designado a la gasolina como carcinógeno. El contacto físico, la ingestión o la inhalación pueden causar problemas de salud. Dado que la ingestión de grandes cantidades de gasolina puede causar daños permanentes a los órganos principales, se indica una llamada a un centro local de control de envenenamiento o una visita a la sala de emergencias.

Contrariamente a la idea errónea común, tragar gasolina generalmente no requiere un tratamiento de emergencia especial, e inducir el vómito no ayuda y puede empeorarlo. Según el especialista en venenos Brad Dahl, "incluso dos bocados no serían tan peligrosos siempre que lleguen al estómago y se queden allí o continúen". La Agencia de Sustancias Tóxicas y Registro de Enfermedades de los CDC de EE. UU. recomienda no inducir el vómito, lavar ni administrar carbón activado.

Inhalación por intoxicación

El vapor de gasolina inhalado (resoplado) es un intoxicante común. Los usuarios concentran e inhalan el vapor de gasolina de una manera que el fabricante no pretende producir euforia e intoxicación. La inhalación de gasolina se ha convertido en una epidemia en algunas comunidades más pobres y grupos indígenas de Australia, Canadá, Nueva Zelanda y algunas islas del Pacífico. Se cree que la práctica causa daño severo a los órganos, junto con otros efectos como discapacidad intelectual y varios tipos de cáncer.

En Canadá, los niños nativos de la comunidad aislada de Davis Inlet en el norte de Labrador fueron el foco de preocupación nacional en 1993, cuando se descubrió que muchos olían gasolina. Los gobiernos de Canadá y de las provincias de Terranova y Labrador intervinieron en varias ocasiones y enviaron a muchos niños a recibir tratamiento. A pesar de haber sido trasladado a la nueva comunidad de Natuashish en 2002, han continuado los problemas graves de abuso de inhalantes. Se informaron problemas similares en Sheshatshiu en 2000 y también en Pikangikum First Nation. En 2012, el tema volvió a ser noticia en los medios de Canadá.

Australia se ha enfrentado durante mucho tiempo a un problema de inhalación de petróleo (gasolina) en comunidades aborígenes aisladas y empobrecidas. Aunque algunas fuentes argumentan que la inhalación fue introducida por los militares estadounidenses estacionados en el Top End de la nación durante la Segunda Guerra Mundial o mediante la experimentación de los trabajadores del aserradero de la península de Cobourg de la década de 1940, otras fuentes afirman que el abuso de inhalantes (como la inhalación de pegamento) surgió en Australia en finales de la década de 1960. La inhalación intensa y crónica de gasolina parece ocurrir entre las comunidades indígenas remotas y empobrecidas, donde la facilidad de acceso a la gasolina ha ayudado a convertirla en una sustancia común de abuso.

En Australia, la inhalación de gasolina ahora ocurre ampliamente en comunidades aborígenes remotas en el Territorio del Norte, Australia Occidental, partes del norte de Australia Meridional y Queensland. El número de personas que inhalan gasolina aumenta y disminuye con el tiempo, ya que los jóvenes experimentan o inhalan ocasionalmente. Los rastreadores "jefes" o crónicos pueden entrar y salir de las comunidades; a menudo son responsables de animar a los jóvenes a que lo hagan. En 2005, el Gobierno de Australia y BP Australia comenzaron a usar combustible Opal en áreas remotas propensas a oler gasolina. El ópalo es un combustible no inhalable (que es mucho menos probable que provoque un subidón) y ha marcado la diferencia en algunas comunidades indígenas.

Inflamabilidad

La gasolina es extremadamente inflamable debido a su bajo punto de inflamación de -23 ° C (-9,4 ° F). Al igual que otros hidrocarburos, la gasolina se quema en un rango limitado de su fase de vapor y, junto con su volatilidad, esto hace que las fugas sean muy peligrosas cuando hay fuentes de ignición presentes. La gasolina tiene un límite explosivo inferior de 1,4% por volumen y un límite explosivo superior de 7,6%. Si la concentración es inferior al 1,4 %, la mezcla de aire y gasolina es demasiado pobre y no se enciende. Si la concentración es superior al 7,6%, la mezcla es demasiado rica y tampoco se enciende. Sin embargo, el vapor de gasolina se mezcla rápidamente y se esparce con el aire, lo que hace que la gasolina sin restricciones se inflame rápidamente.

Escape de gasolina

Los gases de escape generados por la quema de gasolina no solo dañan gravemente el medio ambiente sino también la salud de las personas. Después de que el CO se inhala en el cuerpo humano, es muy fácil combinarlo con la hemoglobina en la sangre y su afinidad es 300 veces mayor que la del oxígeno. Por lo tanto, la hemoglobina en los pulmones no se combina con el oxígeno sino con el CO, provocando que el cuerpo humano esté hipóxico, provocando dolores de cabeza, mareos, vómitos y otros síntomas de intoxicación. En casos severos, puede conducir a la muerte. Los hidrocarburos solo afectan al cuerpo humano cuando su concentración es bastante alta, y su nivel de toxicidad depende de la composición química. Los hidrocarburos producidos por combustión incompleta incluyen alcanos, aromáticos y aldehídos. Entre ellos, una concentración de metano y etano superior a 35 g/mprovocará pérdida del conocimiento o asfixia, una concentración de pentano y hexano superior a 45 g/m tendrá un efecto anestésico y los hidrocarburos aromáticos tendrán efectos más graves sobre la salud, toxicidad sanguínea, neurotoxicidad y cáncer. Si la concentración de benceno excede las 40 ppm, puede causar leucemia y el xileno puede causar dolor de cabeza, mareos, náuseas y vómitos. La exposición humana a grandes cantidades de aldehídos puede causar irritación ocular, náuseas y mareos. Además de los efectos cancerígenos, la exposición a largo plazo puede causar daños en la piel, el hígado, los riñones y las cataratas. Después de NO _xentra en los alvéolos, tiene un fuerte efecto estimulante sobre el tejido pulmonar. Puede irritar la conjuntiva de los ojos, causar lagrimeo y ojos rosados. También tiene un efecto estimulante sobre la nariz, la faringe, la garganta y otros órganos. Puede causar sibilancias agudas, dificultad para respirar, ojos rojos, dolor de garganta y mareos que causan intoxicación.

Impacto medioambiental

En los últimos años, con el rápido desarrollo de la economía de los vehículos de motor, la producción y el uso de vehículos de motor han aumentado drásticamente, y la contaminación del medio ambiente por los gases de escape de los vehículos de motor se ha vuelto cada vez más grave. La contaminación del aire en muchas ciudades grandes ha cambiado de la contaminación por quema de carbón a la "contaminación de los vehículos de motor". En los Estados Unidos, el transporte es la mayor fuente de emisiones de carbono y representa el 30% de la huella de carbono total de los Estados Unidos. La combustión de gasolina produce 2,35 kg/l (19,6 lb/gal EE.UU.) de dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero.

La gasolina sin quemar y la evaporación del tanque, cuando están en la atmósfera, reaccionan a la luz del sol para producir smog fotoquímico. La presión de vapor aumenta inicialmente con la adición de etanol a la gasolina, pero el aumento es mayor al 10% por volumen.A concentraciones más altas de etanol por encima del 10 %, la presión de vapor de la mezcla comienza a disminuir. A un 10 % de etanol por volumen, el aumento de la presión de vapor puede aumentar potencialmente el problema del smog fotoquímico. Este aumento de la presión de vapor podría mitigarse aumentando o disminuyendo el porcentaje de etanol en la mezcla de gasolina. Los principales riesgos de tales fugas no provienen de los vehículos, sino de los accidentes de camiones de reparto de gasolina y las fugas de los tanques de almacenamiento. Debido a este riesgo, la mayoría de los tanques de almacenamiento (subterráneos) ahora cuentan con amplias medidas para detectar y prevenir tales fugas, como sistemas de monitoreo (Veeder-Root, Franklin Fueling).

La producción de gasolina consume 1,5 dm/km (0,63 gal EE.UU./mi) de agua por distancia recorrida.

El uso de gasolina provoca una variedad de efectos nocivos para la población humana y para el clima en general. Los daños impuestos incluyen una mayor tasa de muerte prematura y enfermedades, como el asma, causada por la contaminación del aire, mayores costos de atención médica para el público en general, menor rendimiento de los cultivos, ausencias al trabajo y a la escuela debido a enfermedades, mayores inundaciones y otros eventos climáticos extremos. vinculados al cambio climático global y otros costos sociales. Los costos impuestos a la sociedad y al planeta se estiman en $3.80 por galón de gasolina, además del precio que paga el usuario en el surtidor. El daño a la salud y al clima causado por un vehículo a gasolina supera con creces al causado por los vehículos eléctricos.

Dióxido de carbono

Aproximadamente 2,353 kg/l (19,64 lb/gal EE.UU.) de dióxido de carbono (CO ₂) se producen al quemar gasolina que no contiene etanol. Aproximadamente 2,682 kg/l (22,38 lb/gal EE.UU.) de CO ₂ se producen al quemar combustible diésel.

La EIA de EE. UU. estima que el consumo de combustible de motor (destilado) de gasolina y diésel de EE. UU. para el transporte en 2015 resultó en la emisión de alrededor de 1,105 millones de toneladas de CO ₂ y 440 millones de toneladas de CO ₂, respectivamente, para un total de 1,545 millones de toneladas de CO ₂. Este total fue equivalente al 83 % del total de emisiones de CO _{2 del sector del transporte de EE. UU. y equivalente al 29 % del total de emisiones de CO 2} relacionadas con la energía de EE. UU. en 2015.

La mayor parte de la gasolina al por menor que ahora se vende en los Estados Unidos contiene aproximadamente un 10% de etanol combustible (o E10) por volumen. La quema de E10 produce alrededor de 2,119 kg/l (17,68 lb/gal EE.UU.) de CO ₂ que se emite a partir del contenido de combustible fósil. Si se consideran las emisiones de CO ₂ de la combustión de etanol, entonces se producen aproximadamente 2,271 kg/l (18,95 lb/gal EE.UU.) de CO ₂ cuando se quema E10. Cuando se quema etanol puro, se producen alrededor de 1,525 kg/l (12,73 lb/gal EE.UU.) de CO _2.

Contaminación del suelo y el agua.

La gasolina ingresa al medio ambiente a través del suelo, las aguas subterráneas, las aguas superficiales y el aire. Por lo tanto, los seres humanos pueden estar expuestos a la gasolina a través de métodos como la respiración, la alimentación y el contacto con la piel. Por ejemplo, usar equipos llenos de gasolina, como podadoras de césped, beber agua contaminada con gasolina cerca de derrames de gasolina o fugas en el suelo, trabajar en una estación de servicio, inhalar gas volátil de gasolina al repostar en una estación de servicio es la forma más fácil de estar expuesto a la gasolina.

Uso y precio

Europa

Los países de Europa imponen impuestos sustancialmente más altos sobre combustibles como la gasolina en comparación con los Estados Unidos. El precio de la gasolina en Europa suele ser más alto que en los EE. UU. debido a esta diferencia.

Estados Unidos

De 1998 a 2004, el precio de la gasolina fluctuó entre US$1 y US$2 por galón estadounidense. Después de 2004, el precio aumentó hasta que el precio promedio de la gasolina alcanzó un máximo de $4,11 por galón estadounidense a mediados de 2008, pero retrocedió a aproximadamente $2,60 por galón estadounidense en septiembre de 2009. Los EE. Marzo de 2012, el promedio nacional fue de $3.74 por galón. Los precios de California son más altos porque el gobierno de California exige fórmulas e impuestos exclusivos para la gasolina de California.

En los Estados Unidos, la mayoría de los bienes de consumo tienen precios antes de impuestos, pero los precios de la gasolina se publican con impuestos incluidos. Los impuestos son agregados por los gobiernos federal, estatal y local. A partir de 2009, el impuesto federal fue de 18,4 ¢ por galón de gasolina y 24,4 ¢ por galón de diésel (excluido el diésel rojo).

Alrededor del 9 por ciento de toda la gasolina vendida en los EE. UU. en mayo de 2009 era de grado premium, según la Administración de Información de Energía. La revista Consumer Reports dice: "Si [su manual del propietario] dice que use combustible normal, hágalo; no hay ninguna ventaja en un grado superior". The Associated Press dijo que la gasolina premium, que tiene un índice de octanaje más alto y cuesta más por galón que la gasolina normal sin plomo, debe usarse solo si el fabricante dice que es "requerido". Los automóviles con motores turboalimentados y relaciones de compresión altas a menudo especifican gasolina premium porque los combustibles de mayor octanaje reducen la incidencia de "golpeteo" o detonación previa del combustible. El precio del gas varía considerablemente entre los meses de verano e invierno.

Existe una diferencia considerable entre el aceite de verano y el aceite de invierno en la presión de vapor de la gasolina (Reid Vapor Pressure, RVP), que es una medida de la facilidad con la que se evapora el combustible a una temperatura determinada. Cuanto mayor sea la volatilidad de la gasolina (cuanto mayor sea el RVP), más fácil será que se evapore. La conversión entre los dos combustibles se produce dos veces al año, una en otoño (mezcla de invierno) y otra en primavera (mezcla de verano). El combustible mezclado de invierno tiene un RVP más alto porque el combustible debe poder evaporarse a baja temperatura para que el motor funcione normalmente. Si el RVP es demasiado bajo en un día frío, será difícil arrancar el vehículo; sin embargo, la gasolina mezclada de verano tiene un RVP más bajo. Previene la evaporación excesiva cuando aumenta la temperatura exterior, reduce las emisiones de ozono y reduce los niveles de smog. Al mismo tiempo.