WiDE: Extender la vida útil del diésel en un mundo descarbonizante

El transporte representa aproximadamente una quinta parte de las emisiones globales de CO2, y el transporte por carretera por sí solo es responsable de tres cuartas partes de estas emisiones.

La mayor parte de estas emisiones del transporte por carretera provienen de vehículos de pasajeros como automóviles y autobuses, seguidos de camiones de carga. Mientras que la gasolina es el combustible más común para vehículos ligeros, el diésel es el combustible principal para vehículos comerciales como camiones y autobuses.

Esto se debe a que esta mezcla de hidrocarburos obtenida mediante la destilación del petróleo crudo tiene una mayor eficiencia del motor.

El diésel en realidad tiene una mejor eficiencia de combustible del 25 % al 35 % que la gasolina, lo que lo convierte en la mejor opción para vehículos comerciales. Además de ofrecer una mejor economía de combustible, los motores diésel proporcionan mejor aceleración y potencial de remolque y carga, requieren menos mantenimiento y ofrecen mayor durabilidad.

Pero al mismo tiempo, el diésel es uno de los mayores contribuyentes a la contaminación del aire mediante contaminantes como el hollín, el monóxido de carbono (CO), los óxidos de nitrógeno (NOx), los óxidos de azufre (SOx), los hidrocarburos (HC) y las partículas en suspensión (PM).

Los motores diésel también emiten dióxido de carbono (CO2), que, aunque no es tóxico como otros gases, es un importante gas de efecto invernadero. Los datos muestran que el consumo de combustible diésel representó aproximadamente el 25 % de las emisiones totales del sector de transporte de EE. UU de CO2 en 2022.

Para ayudar a reducir los efectos negativos del combustible diésel en nuestra salud y el medio ambiente, investigadores de la Federal University of Technology Owerri (FTO) en Nigeria recurrieron a la tecnología de Emulsión Agua-en-Diésel (WiDE) y la identificaron como una estrategia prometedora para reducir la contaminación de los motores diésel¹ mientras mantienen, o incluso mejoran, su rendimiento.

Emisiones de diésel: Por qué siguen siendo un gran desafío de contaminación

Como una fuente importante de emisiones nocivas, los motores diésel representan graves riesgos para la salud, como problemas respiratorios y cardiovasculares. También contribuyen a problemas ambientales como smog, lluvia ácida y calentamiento global.

Para mitigar el impacto ambiental de los motores de encendido por compresión, los motores diésel modernos utilizan diversas tecnologías de control de emisiones, como Catalizadores de Oxidación de Diésel (DOC), Reducción Catalítica Selectiva (SCR), Recirculación de Gases de Escape (EGR) y Filtros de Partículas Diésel (DPF).

Aunque estas tecnologías pueden ayudar a reducir las emisiones, no lo hacen por completo y, además, aumentan el costo y la complejidad de los motores.

Por ejemplo, el DOC reduce eficazmente CO y HC pero tiene un efecto mínimo sobre las emisiones de partículas y NOx, mientras que el DPF es eficaz para reducir las emisiones de partículas pero no aborda CO o NOx, los cuales pueden reducirse eficazmente con el EGR rentable, aunque puede aumentar ligeramente las emisiones de partículas.

Existen otras alternativas, como el biodiésel, que se deriva de biomasa y ha tenido éxito en la reducción significativa de PM, CO y HC, pero nuevamente, puede aumentar las emisiones de NOx.

La formación de NOx y PM, según observaron los investigadores de FTO en su estudio, depende de la temperatura y muestra una relación inversa, lo que significa que reducir una a menudo aumenta la otra.

Una solución a este problema es introducir agua en la cámara de combustión, lo que reduce sustancialmente tanto las emisiones de NOx como de PM. Actualmente, existen varias formas de introducir agua en los motores diésel. Esto incluye la Fumigación de Agua en el Colector de Entrada (FWIM) y la Inyección de Agua Directa (DWI), que reducen las emisiones de NOx y PM pero pueden aumentar las emisiones de HC y CO.

Existe otra forma fácil pero eficaz de reducir la contaminación de los motores diésel, y es la Emulsión Agua-en-Diésel (WiDE).

WiDE: Extender la vida útil del diésel en un mundo descarbonizante

Mezclar agua con diésel, facilitado por surfactantes, muestra efectos positivos en la reducción de emisiones, el rendimiento del motor y la eficiencia de combustión. Esta técnica puede reducir las emisiones de humo y NOx en más del 60 % mientras mantiene un rendimiento sólido, e incluso a veces mejora la eficiencia del motor.

Esta opción más limpia, que reduce la temperatura de combustión, disminuye la duración de la combustión a alta temperatura, aumenta el impulso del chorro y mejora la economía de combustible, funciona en motores diésel existentes sin necesidad de modificaciones.

Tecnología WiDE: Cómo el Agua-en-Diésel Reduce las Emisiones y Mejora el Rendimiento

Cuando se mezcla correctamente, el diésel tiende a flotar en la parte superior porque es más ligero que el agua. Sin embargo, un combustible en emulsión es una mezcla de dos líquidos inmiscibles que no pueden combinarse completamente, con una sustancia distribuida por la otra. Por lo tanto, la emulsión se crea mediante técnicas de alta energía con la ayuda de surfactantes.

Para que el motor diésel funcione con combustible en emulsión, el tiempo de estabilidad de WiDE es crítico, ya que una disminución de la estabilidad de la emulsión mientras el motor está en marcha afectará negativamente al sistema de combustión y provocará fallos prematuros del motor.

Los químicos especiales llamados surfactantes juegan un papel esencial en mantener el diésel y el agua mezclados de manera uniforme. Crean emulsiones estables al reducir la tensión superficial entre ambos, vinculándolos eficazmente.

Así, en la tecnología WiDE, se mezclan diminutas gotas de agua con el combustible diésel, y se añaden surfactantes para mantenerlas uniformemente mezcladas, permitiendo que la emulsión permanezca estable hasta 60 días. Cuando esta combinación se quema dentro del motor, las gotas de agua se vaporizan rápidamente, desencadenando un fenómeno conocido como “microexplosión” que fragmenta el combustible en partículas más finas.

Esto mejora la mezcla de aire y combustible durante la combustión, reduciendo las temperaturas máximas de combustión y disminuyendo la formación de óxidos de nitrógeno. La combustión completa también reduce las emisiones de hollín y PM.

Dado el potencial de esta sencilla técnica para reducir significativamente la contaminación de los motores diésel, sin requerir rediseño del motor, los investigadores de FUTO examinaron más a fondo la tecnología y su promesa como una vía rápida hacia un uso más limpio del diésel mediante el análisis de estudios de todo el mundo.

Según los estudios revisados en el análisis de WiDE, operar motores diésel con WiDE puede reducir drásticamente las emisiones nocivas. En particular, las emisiones de NOx disminuyeron un 67 % y el PM cayó un 68 % en comparación con el diésel estándar, “posicionándolo como un combustible alternativo más limpio para motores diésel”.

Además de las ventajas medioambientales, varios experimentos también reportaron beneficios de rendimiento. Esto incluye mejoras en la eficiencia térmica de freno (BTE), que mide la efectividad del sistema al convertir el combustible en trabajo útil. Asimismo, los estudios sobre otras características de rendimiento del motor, como potencia de freno, BSFC y torque, también muestran resultados prometedores con WiDE.

Así, los motores WiDE no solo producen gases de escape más limpios, sino que también utilizan el combustible de manera más eficiente.

«Las emulsiones agua‑en‑diésel son una forma práctica y rentable de hacer que los motores diésel sean más limpios», dijo el autor principal, el Dr. Chukwuemeka Fortunatus Nnadozie. «Como la tecnología no requiere rediseñar el motor, ofrece una vía inmediata hacia menores emisiones tanto en países en desarrollo como desarrollados».

Mientras tanto, una revisión de la importancia de los surfactantes reveló que elegir el surfactante adecuado y su concentración es clave para la estabilidad de la emulsión, lo que afecta tanto el rendimiento como la seguridad del combustible.

Los investigadores descubrieron que varios surfactantes proporcionan los mejores resultados, mejorando tanto la estabilidad de la mezcla de combustible como la calidad de la combustión dentro del motor.

A pesar de los resultados alentadores, los investigadores subrayaron la necesidad de trabajo adicional, centrado en refinar las combinaciones de surfactantes y evaluar los efectos a largo plazo de la emulsión en los componentes del motor.

Más importante aún, WiDE puede ofrecer una forma práctica de reducir la contaminación de los motores actualmente operativos y contribuir a otras tecnologías limpias en lugar de reemplazar soluciones más limpias y a largo plazo. Combinar este enfoque de combustible con biodiésel y sistemas avanzados de control de emisiones, según el equipo, puede ayudar a respaldar objetivos más amplios de clima y calidad del aire.

«Esta tecnología puede cerrar la brecha entre el uso convencional del diésel y un futuro energético más limpio», dijo el coautor, el Profesor Emeka Emmanuel Oguzie. «Con una formulación y pruebas adecuadas, podría convertirse en una parte importante del transporte sostenible y de los sistemas de energía industrial».

Alternativas al diésel: Combustibles de bajas emisiones y soluciones de transporte limpio

La tecnología WiDE es solo una de las muchas formas en que el sector del transporte puede abordar las limitaciones del diésel. La búsqueda de alternativas más limpias ha llevado a una variedad de combustibles y tecnologías de propulsión que pueden ayudar a la industria a lograr una descarbonización a largo plazo. Una vía prometedora para reducir emisiones es el biodiésel y el diésel renovable, que se derivan de biomasa.

El biodiésel se produce mediante transesterificación de aceites vegetales como aceite de soja, aceite de girasol, aceite de colza y aceite de palma, grasas animales de plantas de procesamiento de carne y aceite de cocina reciclado de restaurantes. Las algas son otra fuente prometedora de materia prima biomasa.

El diésel renovable es similar al biodiésel pero es un hidrocarburo químicamente equivalente al diésel de petróleo.

El hidrógeno es otra solución para limitar las emisiones de gases de efecto invernadero de los vehículos motorizados mediante motores de combustión interna de hidrógeno (H2ICE) y pilas de combustible de hidrógeno (FCEV). Ambos pueden propulsar vehículos usando un combustible cero carbono.

En lo que respecta a los H2‑ICE, los motores de combustión interna tradicionales utilizan hidrógeno en lugar de diésel o gasolina.

Los FCEV generan electricidad a partir del hidrógeno mediante un dispositivo llamado pila de combustible, donde el hidrógeno se combina con oxígeno para producir electricidad que alimenta el motor eléctrico, de forma similar a un vehículo eléctrico.

Mientras que los motores de combustión interna son más eficientes bajo alta carga, lo que hace que los H2‑ICE sean la opción más adecuada para camiones pesados, los FCEV son más eficientes con cargas bajas, lo que los hace ideales para camiones de remolque o camiones mezcladores de concreto.

Tanto los H2‑ICE como los FCEV tienen perfiles de emisiones similares, pero mientras el primero puede producir NOx y trazas de CO2, el segundo solo produce vapor de agua.

Como resultado, varios fabricantes de automóviles están persiguiendo activamente planes de FCEV, entre los que se incluyen BMW Group, Toyota y Hyundai Motor. Recientemente, Alpine también presentó su superdeportivo conceptual impulsado por hidrógeno, el Alpine Alpenglow, que produce 740 CV a 7.600 rpm, alcanza una línea roja de 9.000 rpm y llega a 205 mph.

Pero, como se ha compartido recientemente, el hidrógeno tiene sus propios costos y obstáculos de infraestructura que deben abordarse con apoyo político, inversiones y asociaciones público‑privadas para impulsar su adopción.

Luego están los combustibles sintéticos, o e‑combustibles, producidos usando carbono capturado e hidrógeno verde. Este combustible alternativo se crea mediante procesos químicos. La mayoría de los e‑combustibles se han producido tratando fuentes de combustibles fósiles existentes, como convertir gas natural en aceites combustibles, licuar carbón y transformarlo en diésel y gasolina, y recientemente convertir madera o residuos animales en aceites combustibles.

Sin embargo, estas opciones utilizan carbono sólido o secuestrado, lo que significa que liberan CO2 a la atmósfera. Los e‑combustibles eliminan este problema al eliminar la dependencia de los combustibles fósiles, permitiendo la descarbonización de sectores intensivos en energía.

Estos combustibles se fabrican extrayendo CO2 de la atmósfera, y si las emisiones liberadas durante la combustión son equivalentes al CO2 utilizado para producirlos, entonces este método se considera neutro en carbono.

Para sintetizar e‑combustible, el CO2 se obtiene mediante captura aérea, que extrae CO2 directamente de la atmósfera ambiental usando solventes líquidos o sorbentes sólidos, o capturando CO2 emitido por otros procesos industriales. El CO2 capturado se combina luego con hidrógeno y se somete a altas temperaturas y presiones que lo convierten en hidrocarburos.

En conjunto, estas soluciones están ayudando a abordar el impacto ambiental del diésel y allanando el camino hacia un futuro de transporte más limpio y sostenible.

Invertir en tecnología más limpia

Cummins Inc (CMI ) es uno de los principales fabricantes mundiales de motores diésel y de gas natural, especialmente para camiones de servicio pesado y aplicaciones industriales.

La empresa está invirtiendo activamente en tecnologías de descarbonización, incluidos motores de hidrógeno, pilas de combustible y sistemas avanzados de post‑tratamiento. A través de su estrategia “Destination Zero”, Cummins trabaja en mejorar la eficiencia y las emisiones del diésel a corto plazo mientras escala soluciones de cero emisiones a largo plazo.

La compañía global de soluciones energéticas opera a través de varios segmentos clave.

El segmento de Componentes diseña y fabrica ejes, frenos, sistemas de transmisión y suspensión, mientras que el segmento de Sistemas de Potencia se centra en alternadores y grupos electrógenos de potencia primaria. Su segmento Accelera fabrica y respalda sistemas de energía electrificada, incluidas tecnologías de baterías, pilas de combustible y trenes motrices eléctricos, así como tecnologías de producción de hidrógeno. Luego está el segmento de Motores, que fabrica una gama de motores alimentados por gas natural y diésel, mientras que el segmento de Distribución respalda sistemas de generación de energía, motores de alta potencia y motores de servicio pesado y medio.

Equilibrar la innovación del diésel con los objetivos de transición energética a largo plazo ha ayudado a que las acciones de CMI suban un 6,65 % en lo que va del año y un 68,78 % en el último año, cotizando ahora a $543,42. Con una capitalización de mercado de $75 mil millones, Cummins tiene un EPS (TTM) de 20,51 y un P/E (TTM) de 26,54. Paga un rendimiento de dividendo del 1,47 %.

En cuanto a la posición financiera de la empresa, Cummins registró $33,7 mil millones en ingresos para todo 2025. Sus segmentos de Distribución y Sistemas de Potencia lograron ventas y rentabilidad récord el año pasado, impulsados por una “demanda robusta de energía de respaldo para centros de datos”. Su ingreso neto GAAP para el período fue de $2,8 mil millones, y el EPS diluido fue de $20,50.

El dividendo en efectivo se incrementó por décimo sexto año consecutivo, con Cummins devolviendo poco más de $1 mil millones a los accionistas mediante dividendos.

Estos “fuertes resultados operativos” llegaron “a pesar de la continua debilidad en los mercados de camiones de Norteamérica”, con la directora ejecutiva Jennifer Rumsey declarando: “2025 marcó un año histórico para Cummins, ya que logramos un progreso significativo en el avance de prioridades estratégicas clave mientras continuamos mejorando el rendimiento ciclo tras ciclo”.

Para el año completo 2025, Cummins también reportó $458 millones, o $3,28 por acción diluida, en cargos relacionados con el negocio de electrolizadores dentro de Accelera. Esta acción se tomó como parte de una revisión estratégica iniciada en respuesta a cambios en las expectativas de adopción del hidrógeno, para optimizar operaciones y reducir costos continuos ante el panorama de demanda más débil.

Mientras tanto, para el cuarto trimestre de 2025, Cummins registró ingresos de $8,5 mil millones, ingreso neto GAAP de $593 millones y EPS diluido de $4,27.

Por segmento, las ventas de Accelera aumentaron más, un 31 % a $131 millones, debido al calendario de instalaciones de electrolizadores, seguidas por Sistemas de Potencia, que aumentaron un 11 % a $1,9 mil millones, impulsados por una mayor demanda de generación de energía, particularmente en los mercados de centros de datos en Norteamérica, China y Asia‑Pacífico.

La demanda de productos de generación de energía, especialmente para aplicaciones de centros de datos, también ayudó a aumentar las ventas en el segmento de distribución en un 7 % a $3,3 mil millones. En contraste, las ventas del segmento de componentes cayeron un 7 % a $2,4 mil millones debido a una menor demanda de camiones medianos y pesados en EE. UU, pero reportaron una mayor demanda en Europa y China. Mientras tanto, la menor demanda de camiones medianos y pesados en EE. UU y México provocó una disminución del 4 % en las ventas del segmento de motores.

Ahora, para el año en curso, la empresa pronostica que los ingresos aumentarán entre un 3 % y un 8 %, con planes de seguir generando un fuerte flujo de caja operativo y devolver el 50 % del flujo de caja operativo a los accionistas a largo plazo.

«En 2026, anticipamos que la demanda será ligeramente mejor en los mercados de camiones de carretera de Norteamérica, particularmente en la segunda mitad del año, junto con una continua fortaleza en los mercados de generación de energía para centros de datos. Cummins sigue bien posicionada para invertir en el crecimiento futuro, ofrecer sólidos resultados financieros y devolver efectivo a los accionistas en 2026.»

– Rumsey

Últimas noticias y desarrollos de acciones de Cummins Inc. (CMI)

Conclusión

Aunque son esenciales en numerosas industrias gracias a su durabilidad, alta eficiencia y torque significativo, los motores diésel también son una fuente importante de emisiones nocivas, incluyendo NOx, PM, CO, HC y SO2, que representan graves riesgos para la salud y son incompatibles con los objetivos globales de clima y calidad del aire.

La tecnología de Emulsión Agua‑en‑Diésel (WiDE) presenta una solución convincente. Al reducir significativamente las emisiones nocivas sin requerir rediseño del motor, ofrece una vía práctica y rentable hacia una combustión más limpia.

Aunque no es un sustituto permanente de las tecnologías de cero emisiones, WiDE puede desempeñar un papel crucial de transición. Cuando se combina con otras innovaciones como mezclas de biodiésel y combustibles limpios emergentes, ayuda a cerrar la brecha entre la dependencia del diésel tradicional y un futuro energético sostenible.

Referencias

^{1. Nnadozie, C. F., Onuoha, C. P., Oguzie, E. E., & Emereibeole, E. I. (2025). Avances en estrategias de reducción de emisiones de diésel: un enfoque en la tecnología de emulsión agua‑en‑diésel. Carbon Research, 4, 45. https://doi.org/10.1007/s44246-025-00210-y}