Éteres

O metanol pode ser usado para produzir dimetil éter , CH₃ –O – CH₃, o qual foi testado como um substituto para o combustível diesel em caminhões e ônibus:

2CH₃OH à CH₃OCH₃ + H₂O

Este éter não é tóxico e se degrada facilmente na atmosfera – para dizer a verdade, ele  é usado como propelente em latas de spray. Uma vez que suas moléculas não contêm ligações C-C, material particulado do tipo fuligem é produzido em sua combustão somente em quantidades muito pequenas, comparado às obtidas do combustível a diesel. As emissões de NO_x da combustão de dimetil éter são também mais baixas do que as normalmente encontradas para motores a diesel.

O metanol também é usado para produzir o aditivo de gasolina oxigenado MTBE, que significa metil terc-butil éter, cuja estrutura é:

                                                                                      CH₃

                                              

                                                                      H₃C – O – C – CH₃

 

                                                                                      CH₃

                                                               Metil terc-butil éter (MTBE)

O MTBE, número de octanagem 116, é usado em algumas misturas de gasolina sem chumbo na America do Norte e Europa – até 15% - para aumentar seu numero de octanagem total e reduzir o monóxido de carbono (e hidrocarbonetos não queimados) da poluição do ar; a razão é que. Como os álcoois, ele é um combustível oxigenado que gera menos CO durante sua combustão do que os hidrocarbonetos que ele substitui. As vantagens de usar MTBE em vez de etanol como aditivo consistem no fato de que o primeiro tem um maior numero de octanagem e não evapora prontamente. No entanto, como álcoois, sua combustão pode produzir também mais aldeídos e outros poluentes no ar contendo oxigênio que os hidrocarbonetos.

O uso do MTBE tem se tornado controverso pelo fato de possuir um odor desagradável que lembra alcatrão e éter. Outro problema associado ao MTBE é sua contaminação em poços de água, o que tem ocorrido em muitos locais nos Estados Unidos. As fontes de MTBE para poços de água são vazamentos de tanques subterrâneos de combustíveis; vazamentos de tubulações e derramamento de gasolina em postos de serviço, em acidentes com veículos e por donas de casa. Em contraste aos componentes hidrocarbonetos da gasolina, o MTBE é mais solúvel em agua e, portanto, tem igual mobilidade em solo e aguas subterrâneas. O MBTE também é igual em resistência a degradação biológica porque suas cadeias de carbono são mais curtas; sua meia vida é da ordem de anos. Vários estados dos Estados Unidos e a Agencia de Proteção Ambiental Norte Americana (EPA) têm estabelecido níveis de ação para o MTBE em agua potável em poucas dezenas de ppb, valores que são excedidos em alguns pontos de abastecimento nos quais o odor do aditivo torna-se aparente. Por causa da preocupação com a contaminação de poços, a Califórnia e vários outros estados proibiram o uso de MTBE na gasolina, e seu uso como aditivo tem caído drasticamente, tendo sido substituído por etanol, isoctano, e por outras substancias de alta octanagem.

Biodiesel

Outro biocombustível que tem encontrado algumas aplicações, especialmente nos Estados Unidos e Europa, é a mistura de ésteres metílicos de ácidos graxos, R- COOCH₃, chamado biodiesel. Este material  usualmente corresponde a um óleo – normalmente derivado de uma planta como a soja ou o colza (canola) – que foi esterificado e pode ser usado em motores a diesel. O rápido aumento na produção anual de biodiesel em nível mundial começou no fim dos anos 90.

Em princípio, os óleos de vegetais crus poderiam ser misturados com óleo diesel – ou ainda usados na sua forma pura – como combustível. De fato, quando os motores foram introduzidos no início do século XX, eles foram abastecidos com óleos puros de amendoim. No entanto, por causa de sua alta viscosidade e impurezas – como ácidos graxos livres, água e substâncias odorosas – o óleo cru não pode ser usado em motores a óleo diesel modernos. Mesmo refinados, os óleos vegetais não podem ser usados como combustível de caráter geral, por causa de sua viscosidade e polinização dos componentes hidrocarbonetos insaturados dos óleos, que podem ocorrer durante a combustão, produzindo gomas que resultam em depósitos de  carbono e engrossam  o óleo lubrificante motor. Uma solução para o problema de viscosidade, empregado pelos chamados carros gordura (grease cars) que são abastecidos com gordura de frituras, e aquecer o óleo a bordo do veículo.

Mais comumente, os óleos vegetais virgens são transformados em líquidos menos viscosos e menos corrosivos para serem então usados como combustível. O principal componente do óleo original são os triglicerídeos, que são triésters de vários ácidos graxos com glicerina, CH₂OH – CHOH – CH₂OH. A transformação converte cada molécula de triglicerídeo em três ésteres metílicos de moléculas de ácidos graxos de cadeia longa, os quais então constituem o combustível e uma molécula de glicerina (também chamada de glicerol), que é removida de mistura de ácidos graxos e vendida separadamente para outros usos. Para alcançar a transformação, o triglicerídeo é reagido usando-se um catalizador básico ou um ácido com metanol obtido de gás natural.

O uso de metanol e o fato de que a maioria do abastecimento comercial envolve sua síntese a partir do gás natural, faz o biodiesel menos que 100% renovável, apesar de que a grande maioria dos átomos de carbono nos ésteres do combustível – e, portanto, em seu valor combustível – origina-se do óleo vegetal.

Geralmente, o biodiesel derivado da soja gera 90% a mais energia do que aquele que é usada para produzi-lo, comparando com os cerca de 25% do etanol do milho. As misturas do biodiesel produzem menor emissão do monóxido de carbono, material particulado (MP₁₀) e dióxido de enxofre  quando queimados do que faz o combustível com 100% do diesel que eles substituem; a redução em fuligem e CO aumenta porque o biodiesel é um combustível que contém oxigênio. Há controvérsias se as misturas de biodiesel produzem mais ou menos NO_x do que o diesel puro,. Embora a energia e o metanol derivados de combustíveis fósseis sejam usados em sua produção. Emissões de óxido nitroso estejam associados aos fertilizantes utilizados no crescimento das plantas, o biodiesel produzido a partir de soja em terras agriculturáveis existentes geralmente reduzem a emissão equivalente de CO₂ em cerca de 40%. A grande diminuição das emissões do CO₂ no biodiesel, comparadas ao álcool feito com milho, deve-se primeiramente à quantidade mais baixa de energia necessária para sua produção: a soja produz óleo que pode ser obtido prontamente da semente por métodos físicos, enquanto o etanol necessita uma destilação intensiva do combustível. A produção de soja também usa muito menos fertilizante e libera muito menos nitrogênio, fósforo e pesticidas perigosos para o ambiente do que a produção do milho para etanol. É evidente que os dois biocombustíveis são usados em diferentes tipos de veículos, então uma comparação entre eles é de importância limitada.

                A fração de biodiesel no diesel é designada por um sistema análogo ao usado para álcoois e gasolina. Portanto, B₅ simboliza diesel contendo 5% do biodiesel em volume, e B₁₀₀ é puro biodiesel. No passado, a maioria das misturas comuns era de B₂₀ – a Marinha dos Estados Unidos, maior consumidor de biodiesel do mundo, usa a mistura em todos os veículos não táticos- e formas mais diluídas, como B₂ e B₅, estão se tornando populares. Atualmente, o maior fabricante mundial de biodiesel é a Alemanha, que produziu mais biodiesel que o resto do mundo em 2005. A União Européia está exigindo que todos os combustíveis contenham 5,75% de biocombustíveis até 2010, o que significa triplicar seu consumo comparado aos níveis de 2005.

                Quase todo o biodiesel produzido nos Estados Unidos usa soja doméstica (que são cerca de 20% em óleo) como fonte de matéria-prima. O rendimento do óleo, cerca de 40%, é ainda mais alto para a canola. Em áreas tropicais, plantios massivos de palmeiras estão sendo realizados para produzir óleo de palma para biodiesel, dado que o rendimento de óleo por km² excede bastante ao das culturas de soja e canola. Infelizmente, na pressa de produzir mais óleo de palma destinado a tornar-se biodiesel na Europa, áreas imensas de floresta tropical na Malásia, no Brasil e em Bornéu, e pântanos na Indonésia foram cortadas e queimadas e, portanto, destruídas. O resultado desse processo foi uma grande quantidade de emissão de gases estufa, totalizando um doze avos de toda a emissão global de CO₂ no caso da Indonésia. A vantagem do biocombustível em produzir menos gases estufa do que a gasolina convencional ou diesel será superada por essas emissões por muitos anos.

                Outra preocupação com os biocombustíveis é o efeito que têm sobre o preço dos alimentos. Em 2007, a Organização de Alimentos e Agricultura das Nações Unidas(FAO) notou que o aumento rápido pela demanda por biocombustíveis está transformando a agricultura no mundo e contribuindo para aumentar o preço dos alimentos. A inflação nos preços não se aplica somente para o milho, açúcar e fontes de óleos vegetais, mas também indiretamente nos preços do gado que normalmente se alimenta desses grãos.

No futuro, espécies de algas que contém até 50% de óleo poderão ser cultivadas como insumos dos quais os combustíveis à base de biodiesel seriam obtidos, já que o rendimento por Km² excederia de forma gigantesca o óleo de palmeira tropical.