La gasolina (o benzina) és una barreja d'hidrocarburs derivada del petroli que es fa servir com a combustible en motors de combustió interna. Té un poder calorífic molt elevat, d'uns 46 MJ/kg.
La benzina és un líquid fàcilment inflamable, incolor, no tan dens com l'aigua (densitat relativa: 0,70-0,75). La gasolina s'obté del petroli per destil·lació directa, entre 60° i 200°C, o bé per craqueig de les fraccions pesades.
Des del punt de vista químic, la benzina és una barreja d'alcans, cicloalcans i compostos aromàtics de 4 a 10 àtoms de carboni i, de vegades, d'alquens. La gasolina s'utilitza principalment com a carburant als motors de combustió interna. Per aquest motiu, aquest combustible ha de tenir un poder antidetonant elevat, que es mesura per l'índex d'octà (octà).
Aquest poder antidetonant es pot millorar per variació de la composició química, per procediments de refinació (craqueig, reforming, isomerització, etc.) i per l'addició d'antidetonants (tetraetilplom). També es fa servir com a dissolvent en moltes aplicacions, i la volatilitat desitjada és obtinguda per variació del punt final de destil·lació.
Composició de la gasolina
La gasolina es pot considerar una barreja d'hidrocarburs, principalment octà i nona. En general, s'anomena nafta a la fracció del petroli la temperatura d'ebullició del qual es troba entre 28 i 175 °C, encara que aquest rang pot variar depenent de les necessitats comercials de cada refineria. Aquesta fracció se subdivideix en nafta lleugera (amb un punt d'ebullició fins a uns 100 °C) i nafta pesada (la resta).
La nafta lleugera, que té un índex d'octà proper a 70, és un dels components de la benzina. En canvi, la nafta pesada no té la qualitat necessària per ser utilitzada directament en la producció de benzina, per la qual cosa se sotmet a un procés de reforma catalític. Aquest procés químic no només millora l'índex d'octà de la nafta feixuga, sinó que també produeix hidrogen.
A més de la nafta lleugera i la nafta reformada, altres components emprats en la formulació de benzina comercial inclouen la nafta de FCC, la nafta lleugera isomeritzada, la benzina de piròlisi desbenzenitzada, butà, butens, MTBE, ETBE, llogat i etanol. Les fórmules utilitzades a cada refineria poden variar, fins i tot dins de les mateixes companyies, depenent de les unitats de procés disponibles i de les estacions de l'any (estiu o hivern).
La nafta de FCC, obtinguda a través del procés de fluid catalític cracking (FCC) a partir de gasoil pesat, pot contenir fins a 1000 ppm de sofre si no es refina. Aquest tipus de nafta està compost aproximadament per un 40% aromàtics i un 20% olefines. Els índexs d'octà (MON/RON) ronden els 80/93.
La nafta lleugera isomeritzada s'obté a partir de la nafta lleugera de destil·lació directa, mitjançant un procés que utilitza catalitzadors sòlids a base de platí/alumini o zeolites. Aquest component és lliure de sofre, benzè, aromàtics i olefines, i els seus índexs d'octà (MON/RON) se situen al voltant de 87/89.
La benzina de piròlisi desbenzenitzada és un subproducte de la producció d'etilè a partir de nafta lleugera. Està composta majoritàriament per un 50% d'aromàtics (com a toluè i xilens) i un 50% d'olefines (com a isobutè i hexè). Conté aproximadament 200 ppm de sofre. El benzè present en la seva composició sol ser purificat i comercialitzat com a matèria primera petroquímica. Els índexs d'octà (MON/RON) d'aquesta gasolina són entre 85/105.
El llogat s'obté a partir d'isobutà i butens, utilitzant un procés que empra catalitzadors àcids, com ara àcid sulfúric o àcid fluorhídric. Aquest component és lliure de sofre, benzè, aromàtics i olefines, i els seus índexs d'octà (MON/RON) ronden els 94/95.
Fórmula de la gasolina
La fórmula química de la benzina no és una única fórmula fixa, ja que és una barreja complexa de molts hidrocarburs. Tot i això, la gasolina es compon principalment de compostos orgànics que tenen entre 4 i 12 àtoms de carboni. Els principals tipus d'hidrocarburs presents a la gasolina inclouen:
- Alcans (parafines) : Hidrocarburs saturats, com l' octà (C₈H₁₈) .
- Cicloalcans (naftènics) : Hidrocarburs cíclics saturats.
- Aromàtics : Hidrocarburs amb anells bencènics, com el toluè (C₆H₅CH₃) i xilè (C₆H₄(CH₃)₂) .
- Olefines (alquens) : Hidrocarburs insaturats, encara que en menor quantitat.
La barreja varia segons la refineria, la temporada i el tipus de benzina, però alguns dels principals components inclouen:
- Octà (C₈H₁₈) : Component important de la gasolina a causa del seu índex d'octà, que és crucial per a la combustió eficient als motors.
- Toluè (C₆H₅CH₃) : Un hidrocarbur aromàtic que millora l'octanització.
Origen i extracció
La nafta també s'obté a partir de la conversió de fraccions pesades del petroli (gasoil de buit) en unitats de procés denominades FCC (craqueig catalític fluïditzat) o d'hidrocracatge.
S'han de complir una sèrie d'especificacions requerides perquè el motor funcioni bé i altres de tipus ambiental, totes dues regulades per la llei a la majoria dels països. L'especificació més característica és l'índex d'octà, que n'indica la tendència a detonar.
Hi ha diferents tipus de gasolines comercials, classificades en funció del seu índex d'octà. La benzina més venuda a Europa (2004) té un MON mínim de 85 i un RON mínim de 95.
Generació de diòxid de carboni a partir de la benzina
Aproximadament es generen 2.36kg de diòxid de carboni (CO 2 ) en cremar 1 litres de benzina que no conté etanol. A partir de 1 litre de combustible dièsel es generen 2.69 kg de CO2 .
L'EIA dels EUA Estima que el consum de combustible de motor i gasolina (destil·lat) dels EUA Per al transport el 2015 va resultar en l'emissió d'aproximadament 1,105 milions de tones mètriques de CO 2 i 440 milions de tones mètriques de diòxid de carboni 5 to , respectivament . Aquest total va ser equivalent al 83% del total d'emissions de diòxid de carboni del sector del transport dels EUA i equivalent al 29% del total d'emissions de diòxid de carboni relacionades amb l'energia dels EUA el 2015.
La major part de la benzina minorista que ara es ven als Estats Units conté al voltant del 10% d'etanol combustible (o E10) per volum. Cremar un galó d'E10 produeix aproximadament 17,68 lliures (8,02 kg) de diòxid de carboni que s'emet a partir del contingut de combustibles fòssils.
Si es consideren les emissions de diòxid de carboni de la combustió d'etanol, es produeixen al voltant de 18,95 lliures (8,60 kg) de diòxid de carboni quan es crema un galó d'E10. Es produeixen al voltant de 12,73 lliures (5,77 kg) de diòxid de carboni quan es crema un galó d'etanol pur.