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Derivada de organismos vivos o recientemente vivos, o biomasa, la composición básica de los biocombustibles es más compleja que la composición de los combustibles fósiles. Mientras que los combustibles fósiles consisten solo en átomos de carbono e hidrógeno, o hidrocarburos, los biocombustibles contienen átomos de oxígeno, y su composición química puede incluir ácidos, alcoholes y ésteres.
Biobutanol
El biobutanol se deriva de la biomasa o se produce por fermentación utilizando organismos que se encuentran en animales y suelos de rumiantes. La composición básica del butanol consiste en C (carbono), H (hidrógeno) y O (oxígeno). La fórmula química para la molécula de butanol es C4H10O. El biobutanol proporciona más energía que el etanol y se puede mezclar con gasolina para ayudar a reducir los gases de efecto invernadero. Cualquier automóvil que funcione con gasolina puede funcionar con una mezcla de biobutanol.
Biodiésel
Derivadas de aceites vegetales y grasas animales, las moléculas de biodiesel son ésteres de ácidos grasos de cadena larga que contienen cadenas simples de 12 a 24 átomos de carbono. Los ésteres contienen un alcohol y un ácido carboxílico. El ácido carboxílico contiene COOH (carboxilo) y el alcohol contiene OH (hidróxido). El biodiesel quema más limpio que el diesel tradicional, produciendo menos azufre y menos partículas. Sin embargo, el biodiesel entrega un poco menos de energía que el diesel a base de petróleo y es más corrosivo para las piezas del motor.
Etanol
Derivado del maíz, la remolacha azucarera y la caña de azúcar, se están desarrollando otras fuentes para la producción de etanol, como la rastra de maíz y el pasto interruptor. Al contener carbono, hidrógeno y un grupo hidróxido, la fórmula química para la molécula de etanol es C2H5OH. Cualquier vehículo vendido en los Estados Unidos puede funcionar con E10, una mezcla de 10 por ciento de etanol y 90 por ciento de gasolina sin plomo. Al proporcionar alrededor del 50 por ciento de la energía de la gasolina, la combustión del etanol es más limpia y produce menos monóxido de carbono, pero produce más smog.
Metanol
El metanol, el más simple de los alcoholes, puede derivarse de cualquier material vegetal, así como del gas de vertedero, las emisiones de la central eléctrica y el dióxido de carbono atmosférico. La composición básica del metanol consiste en carbono, hidrógeno e hidróxido. La fórmula química para la molécula de etanol es CH3OH. La combustión de metanol produce un menor volumen de toxinas que la gasolina, menos partículas y menos smog. El metanol es menos costoso que la gasolina o el etanol, y el costo de modificar un vehículo para que funcione con mezclas de metanol es bajo.