Lemon Peel Oil y Motores SI: Una Alternativa Sostenible en Combustión Interna

En un escenario energético marcado por la necesidad de sostenibilidad, investigadores han explorado combustibles alternativos que no solo sean viables sino también ambientalmente responsables. Un reciente estudio publicado en Scientific Reports ha revelado un avance interesante: el uso de aceite de cáscara de limón (Lemon Peel Oil, LPO) mezclado con gasolina, en motores de encendido por chispa (Spark Ignition, SI), combinado con tecnología de recubrimiento cerámico en los pistones.

¿Qué es el aceite de cáscara de limón (LPO) y por qué es importante?

El aceite de cáscara de limón se obtiene a partir de residuos agroindustriales (cáscaras de limón desechadas) mediante destilación al vapor. Este aceite tiene una buena capacidad calorífica, contenido de oxígeno inherente, buena viscosidad y un número de octano aceptable, lo cual lo hace potencialmente viable como biocombustible para motores SI.

• * Producción mundial: India lidera la producción de limones con 3.15 millones de toneladas (2018).
• * Recuperación estimada: Se pueden extraer entre 5 y 11,5 kg de aceite por tonelada de cáscara.
• * Mezclas ensayadas: 10%, 20% y 30% de LPO con gasolina.
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¿Qué tecnologías se emplearon?

1. Recubrimiento cerámico de pistones mediante oxidación micro-arco (MAO):

Se aplicó una capa cerámica sobre la cabeza del pistón para reducir la pérdida de calor y mejorar la eficiencia térmica del motor. Esta capa mejora la combustión al elevar la temperatura en la cámara.

2. Endoscopía óptica de la cámara de combustión:

Se utilizaron cámaras de alta resolución para visualizar las llamas y la evolución de la combustión en tiempo real dentro del cilindro.

Resultados destacados del estudio

🔥 Mejor eficiencia térmica

• * El mejor rendimiento sin recubrimiento se alcanzó con la mezcla 10% LPO + 90% gasolina.
• * Con pistones recubiertos, la mezcla 20% LPO superó en eficiencia térmica a la gasolina pura en 3,03%.

• * Mejora en la combustión

• * Las llamas fueron más homogéneas con menor porcentaje de combustión difusa.
• * La velocidad de llama fue mayor con la mezcla LPO10.

• * Reducción de emisiones

• * Con recubrimiento cerámico:

*CO se redujo hasta un 15,1%.

*HC bajó un 9,83%.

*NOx, sin embargo, aumentó ligeramente, especialmente con LPO20, debido a mayores temperaturas.

Aplicaciones y sostenibilidad

Este enfoque tiene implicaciones prácticas relevantes:

• * Aprovechamiento de residuos orgánicos agroindustriales.
• * Reducción de emisiones contaminantes sin necesidad de modificar motores.
• * Posibilidad de integración en regiones citrícolas con excedente de cáscaras de limón (como Venezuela, México, India, etc.).

Además, el estudio sugiere realizar un análisis de ciclo de vida (LCA) para evaluar el impacto ambiental total del uso de LPO como biocombustible, incluyendo cultivo, extracción, distribución y combustión.

Ventajas del LPO como biocombustible

• * Renovable y derivado de residuos.
• * Compatible con motores SI existentes.
• * Mejora térmica con recubrimiento de pistón.
• * Reducción parcial de CO y HC.

Desafíos y limitaciones

• * Mezclas superiores al 20–30% de LPO reducen el rendimiento.
• * Ligeramente mayor emisión de NOx con pistones recubiertos.
• * La combustión no es completamente homogénea en altas cargas.
• * Falta información sobre efectos a largo plazo en durabilidad del motor.

Conclusión

El aceite de cáscara de limón representa una vía prometedora hacia combustibles más limpios y sostenibles, especialmente cuando se combina con tecnologías como recubrimientos térmicos cerámicos en pistones. Este estudio demuestra que con ajustes técnicos relativamente simples se pueden obtener mejoras en eficiencia, reducción de emisiones y aprovechamiento de residuos orgánicos.

Una solución local, renovable y viable que, con más investigación y desarrollo, puede integrarse dentro del futuro energético descentralizado y ecológico.

 Fuente científica

1. Kumar, K. Srinivasan, A. Dhivagar et al. “The combustion of lemon peel oil/gasoline blends in spark ignition engine with high-insulation piston crown coating.” Scientific Reports (Nature), 14, 5326 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-79457-1.

Centro de Ingeniería Mécanica y Diseño Industrial