ESTUDIO DE ESCENARIOS AGROINDUSTRIALES ASOCIADOS A LA

PRODUCCIÓN DE BIOETANOL EN MÉXICO: EVALUACIÓN ECONÓMICA Y AMBIENTAL

Luis Eduardo Rincón Pérez, I.Q, MSc.Cand. a Ph.D. Universidad Nacional de Colombia, sede Manizales.

Monica Julieth Valencia Botero, I.Q.Cand. a MSc. Universidad Nacional de Colombia, sede Manizales.

Luis Armando Becerra Pérez, Economista, MSc.Cand. a Ph.D. Universidad Autonoma de Baja California y Prof. de Universidad

Autonoma de Sinaloa.

Carlos Ariel Cardona Álzate, I.Q.MSc,Ph.D.Profesor Universidad Nacional de Colombia, sede Manizales.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE

COLOMBIA SEDE

MANIZALES

1.Introducción 2.Metodología 3.Resultados4.Conclusiones

Contenido1

Maiz

Sorgo Dulce

Caña de Azucar

Obtenido a partir de la fermentación de azucares o almidones hidrolizados, contenidos en materias primas como: Maiz, Sorgo Dulce, Caña de azucar

La Secretaria de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación del gobierno federal de México (SAGARPA), considera la caña de azúcar, el sorgo dulce y el trigo como cultivos elegibles para la producción de etanol en este país

Introducción - Etanol Combustible en México2

Oxigenantes de gasolinas, remplazando MTBE por ETBECombinado directamente con gasolinas (desde E10 hasta E85)

Introducción - Usos de Etanol en Mexico

Requerimientos de etanol planteados para diferentes escenarios de sustitución en México

Etanol Requerido por año (mil m3)

1. Sustitución de la producción Mexicana de MTBE por ETBE 411,90

2. Sustitución total de los éteres usados en oxigenación de gasolina por etanol al 6% en 44% de la gasolina del país

1.110,60

3. Mezcla de 10% de etanol en 100% gasolina del país 444Fuente: SENER-BID-GTZ, Programa de Producción Sustentable de Insumos para Bioenergéticos y de Desarrollo Científico y Tecnológico. 2006, SENER- Secretaría de Energía: México D.F., México

3

Aplicado a diferentes escenarios de uso de producción disponible (15%, 30%, 50%)

Metodología4

Herramienta: TAB Plus, Versión México 1.1

TAB Plus, versión México

1.1

Biocombustibles Liquidos

Biodiesel

Bioetanol

Biocombustibles Gaseosos Biogas

Biocombustibles Solidos

Cogeneration alimentada con

biomasa

Es una herramienta científica que permite realizar estimaciones para México sobre producción de biocombustibles líquidos, gaseosos y sólidos a nivel nacional, regional y estatal. El software permite evaluar la factibilidad tecno-agrícola y tecno-económica de la obtención de bioenergía a partir de diferentes tipos de biomasa. Con esta metodología, se realizan cálculos asequibles a diferentes tipos de comunidades: académicas, empresariales, sociales y gubernamentales.

5

Metodología: soporte teóricoTAB Plus versión México 1.1 es una herramienta científica que a partir de un análisis agro-económico y tecno-económico estima costos y volúmenes de producción de biocombustibles, biogás y cogeneración de energía eléctrica y calor. Esta metodología está basada, principalmente en los siguientes trabajos académicos:

1. CARLOS ARIEL CARDONA ALZATE, OSCAR JULIAN SANCHEZ TORO, LUIS FERNANDO GUTIERREZ MOSQUERA, "Process synthesis for fuel ethanol production" En: Estados Unidos 2009. Ed: CRC Press Taylor & Francis Group ISBN: 978-1-4398-1597-7 v. 1 PP. 390.

2. OSCAR JULIAN SANCHEZ TORO, CARLOS ARIEL CARDONA ALZATE, JORGE IVAN ROSSERO, JUAN CARLOS HIGUITA, "Chapter 7: Effluent Treatment During Fuel Ethanol Production" Renewable Fuels: Developments in Bioethanol And Biodiesel Production . En: Colombia ISBN: 978-958-44-2787-8. Ed: Programa de Las Naciones Unidas para El Desarrollo (PNUD), v. , p.165 - 180 1 ,2008.

3. OSCAR JULIAN SANCHEZ TORO, CARLOS ARIEL CARDONA ALZATE, "Producción de Alcohol Carburante: Una Alternativa para el Desarrollo Agroindustrial" En: Colombia 2007. Editorial: Universidad Nacional de Colombia, ISBN: 978-958-44-1194-5; V. 1; PP. 380

4. LUIS ARMANDO BECERRA PÉREZ, “La industria del etanol en México” (2009). Revista economía unam Vol. 6/016. http://www.journals.unam.mx/index.php/ecu/article/view/2965.

5. LUIS ARMANDO BECERRA PÉREZ, “La demanda del etanol en Estados Unidos, 1981-2009” (2011). Revista región y sociedad, Colegio de Sonora. http://www.colson.edu.mx/Difusion/default.aspx?seccion=Revista

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Resultados – Calculo disponible de Materias Primas en MéxicoCantidad (Toneladas) Maíz Sorgo Dulce Caña de azúcar Trigo

Exportado 58.673 40 712.000 1.397.630

Alimento 13.214.337 5.654.700 4.853.740 3.815.302

Importado 9.145.990 1.553.430 12.000 3.217.030

Consumo Total = -Exportado-alimento +importado

-4.127.020 -4.101.310 -5.553.740 -1.995.902

Producción 20.142.800 6.108.090 49.492.700 4.116.160

Disponible = Consumo Total - Producción

16.015.780 2.006.780 43.938.960 2.120.259

% Disponible Real de la Producción Nacional

80% 33% 89% 52%

Fuente: FAOSTAT, 2011, Estadísticas Producción y rendimientos de Cultivos en México, http://faostat.fao.org

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Escenario 1 (15%)Cultivo Maíz Sorgo Dulce Caña de azúcar TrigoÁrea Cultivada (Ha) 467.734 6.020 79.180 79.658Materia prima producida (Ton) 2.402.367 301.017 7.415.986 318.039Bioetanol Producido (mil m3) 264 33 601 124Porcentaje Meta 1 (%) 64% 8% 146% 30%Porcentaje Meta 2 (%) 24% 3% 54% 11%Porcentaje Meta 3 (%) 6% 1% 14% 3%

Requerimientos de etanol planteados para diferentes escenarios de sustitución en México

Etanol Requerido por año (mil m3)

1. Sustitución de la producción Mexicana de MTBE por ETBE 411,90

2. Sustitución total de los éteres usados en oxigenación de gasolina por etanol al 6% en 44% de la gasolina del país

1.110,60

3. Mezcla de 10% de etanol en 100% gasolina del país 4.406,30

Resultados : Escenario 1 de uso de área cultivada y resultados de producción de etanol y gasolina potencialmente oxigenada al 6% (v/v)

8

Escenario 2 (30%)Cultivo Maíz Sorgo Dulce Caña de azúcar TrigoÁrea Cultivada (Ha) 935.467 12.041 158.361 159.316Materia prima producida (Ton) 4.804.734 602.034 14.831.972 636.078Bioetanol Producido (mil m3) 529 66 1.201 247Porcentaje Meta 1 (%) 128% 16% 292% 60%Porcentaje Meta 2 (%) 48% 6% 108% 22%Porcentaje Meta 3 (%) 12% 1% 27% 6%

Requerimientos de etanol planteados para diferentes escenarios de sustitución en México

Etanol Requerido por año (mil m3)

1. Sustitución de la producción Mexicana de MTBE por ETBE 411,90

2. Sustitución total de los éteres usados en oxigenación de gasolina por etanol al 6% en 44% de la gasolina del país

1.110,60

3. Mezcla de 10% de etanol en 100% gasolina del país 4.406,30

Resultados : Escenario 2 de uso de área cultivada y resultados de producción de etanol y gasolina potencialmente oxigenada al 6% (v/v)

9

Escenario 3 (50%)Cultivo Maíz Sorgo Dulce Caña de azúcar TrigoÁrea Cultivada (Ha) 1.559.112 20.068 263.934 265.526Materia prima producida (Ton) 8.007.890 1.003.390 24.719.954 1.060.129Bioetanol Producido (mil m3) 881 110 2.002 412Porcentaje Meta 1 (%) 214% 27% 486% 100%Porcentaje Meta 2 (%) 79% 10% 180% 37%Porcentaje Meta 3 (%) 20% 2% 45% 9%

Requerimientos de etanol planteados para diferentes escenarios de sustitución en México

Etanol Requerido por año (mil m3)

1. Sustitución de la producción Mexicana de MTBE por ETBE 411,90

2. Sustitución total de los éteres usados en oxigenación de gasolina por etanol al 6% en 44% de la gasolina del país

1.110,60

3. Mezcla de 10% de etanol en 100% gasolina del país 4.406,30

Resultados : Escenario 3 de uso de área cultivada y resultados de producción de etanol y gasolina potencialmente oxigenada al 6% (v/v)

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Cultivo Maíz Sorgo Dulce Caña de azúcar

Trigo

Costo Producción Materia Prima (USD/Ton) $ 246,63 $ 29,05 $ 45,65 $ 235,26

Precio de venta medio rural mínimo (USD/Ton) $ 299,05 $ 23,36 $ 56,65 $ 290,56

Costo Producción Bioetanol (USD/L) $ 0,56 $ 0,41 $ 0,43 $ 0,52

Resultados : Costos de producción de materias primas y etanol

05.01.2007 27.04.2007 17.08.2007 07.12.2007 28.03.2008 18.07.2008 07.11.2008 27.02.2009 19.06.2009 09.10.2009$ 0.00$ 0.10$ 0.20$ 0.30$ 0.40$ 0.50$ 0.60$ 0.70$ 0.80$ 0.90

Precio del etanol, mercado internacional(USD/L)

Nota: El precio del etanol utilizado fue el rack price, que es un promedio de los distintos precios a los que venden las plantas de etanol en EE.UU.Fuente: elaboración propia con datos del Agricultural Marketing Resource Center (Hofstran, D. y Johanns, A. 2011) y datos de FAOSTAT. La función de PIE se ha utilizado por Horta Nogueira (gtz, 2006 y Razo, Astete-Miller, Saucedo y Laudeña (CEPAL, 2007).

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Escenario 1 (15%)

Cultivo Maíz Sorgo Dulce Caña de azúcar TrigoBioetanol Producido (mil m3) 264 33 601 124Gasolina Oxigenada (mil m3) 4.636 581 10.539 2.170Emisiones Gasolina Oxigenada (Ton.) 10497,96 1315,642 23864,972 4913,843Emisiones Gasolina sin Oxigenar (Ton.) 92087,38 11540,72 209341,859 43103,88Reducción de Emisiones (%) 11,40% 11,40% 11,40% 11,40%

Escenario 2 (30%)

Cultivo Maíz Sorgo Dulce Caña de azúcar TrigoBioetanol Producido (mil m3) 529 66 1.201 247Gasolina Oxigenada (mil m3) 9.272 1.162 21.077 4.341Emisiones Gasolina Oxigenada (Ton.) 20995,92 2631,284 47727,6795 9829,95Emisiones Gasolina sin Oxigenar (Ton.) 184174,8 23081,43 418663,855 86227,63Reducción de Emisiones (%) 11,40% 11,40% 11,40% 11,40%

Escenario 3 (50%)

Cultivo Maíz Sorgo Dulce Caña de azúcar TrigoBioetanol Producido (mil m3) 1.559.112 20.068 263.934 265.526Gasolina Oxigenada (mil m3) 8.007.890 1.003.390 24.719.954 1.060.129Emisiones Gasolina Oxigenada (Ton.) 18133416 2272120 55976943,6 2400602

Emisiones Gasolina sin Oxigenar (Ton.) 1,59E+08 19930878 491025821 21057916Reducción de Emisiones (%) 11,40% 11,40% 11,40% 11,40%

Resultados : Reducción de emisiones por oxigenación gasolina

Notas:1. Estimaciones preliminares nos indican que en México, por consumir gasolina oxigenada con etanol, se reducirían las

emisiones de CO2 en un 11.4%.2. En los cálculos se utilizó la metodología del IPCC, con valores específicos para México. 3. Para la estimación de la gasolina oxigenada se supone un 5.7% de etanol en volumen, para obtener un 2% de

oxigenación en peso de la gasolina.

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Conclusiones

1. Comparando las cuatro materias primas consideradas en este trabajo, la mejor alternativa para fundamentar una industria de bioetanol en México es la caña de azúcar, la cual presenta los menores costos de producción, mayor volumen de producto disponible salvada el consumo alimenticio, y que fue capaz de cumplir las dos primeras metas de sustitución de oxigenantes de gasolina.

2. Sin embargo a futuro si se quiere llegar a cubrir el 100% de los requerimientos de bioetanol de este país sin recurrir a importaciones, es necesario aumentar la superficie cultivada de caña de azúcar y fortalecer esta industria.

3. En cuanto al maíz como puede apreciarse presenta una buena capacidad para producir etanol, aunque en opinión de los autores de este trabajo el público en general en México estaría reacio a utilizar este producto base de su alimentación en la obtención de bioetanol a pesar de sus potenciales excedentes.

4. La ejecución ambiental demuestra que los escenarios reducen emisiones, lo cual es acorde con el objetivo de disminuir las emisiones antropogénicas

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1. Saha, B.C., et al., Dilute acid pretreatment, enzymatic saccharification and fermentation of wheat straw to ethanol. Process Biochemistry, 2005. 40(12): p. 3693-3700.

2. Icis pricing. Ethanol. 2010 [visitado Noviembre 2 de 2010]; Disponible en: http://www.icis.com/StaticPages/Ethanol.htm.3. RFA. Ethanol industry statistics. 2011 [visitado Junio 6 de 2011]; Disponible en: http://www.ethanolrfa.org/pages/statistics.4. SENER-BID-GTZ, Programa de Producción Sustentable de Insumos para Bioenergéticos y de Desarrollo Científico y Tecnológico.

2006, SENER- Secretaría de Energía: México D.F., México.5. SAGARPA, Programa de Producción Sustentable de Insumos para Bioenergéticos y de Desarrollo Científico y Tecnológico (2010-

2012). 2010: Ciudad de Mexico.6. Börjesson, P. and L.M. Tufvesson, Agricultural crop-based biofuels - resource efficiency and environmental performance

including direct land use changes. Journal of Cleaner Production, 2011. 19(2-3): p. 108-120.7. Gaffney, J.S. and N.A. Marley, The impacts of combustion emissions on air quality and climate - From coal to biofuels and

beyond. Atmospheric Environment, 2009. 43(1): p. 23-36.8. Intergovernmental Panel on Climate Change. Disponible en: http://www.ipcc.ch/.9. FAOSTAT. Production, Food Supply and Food Security. 2011 [visitado Junio 6 de 2011]; Disponible en: http://faostat.fao.org.10. Dias, M.O.S., et al. Simulation of ethanol production from sugarcane in Brazil: economic study of an autonomous distillery. in

20th European Symposium on Computer Aided Process Engineering – ESCAPE20. 2010. Ischia, Napoles, Italia.11. European Biomass Industry Association. Bioethanol. 2010 [visitado Octubre 31 de 2010]; Disponible en:

http://www.eubia.org/212.0.html.12. ICIS pricing. Ethanol Prices and Pricing Information. 2011 [visitado Junio 6 de 2011] ;Disponible en:

http://www.icis.com/v2/chemicals/9075312/ethanol/pricing.html.13. UNFCCC, Sixth compilation and syntesis of inicial national communication from parties not included in Annex I to the

convention, U. Secretariat, Editor. 2005, UNFCCC Secretariat: Montreal.

Referencias14

Los autores expresan sus agradecimientos a COLCIENCIAS y la Universidad Nacional de Colombia sede Manizales por el soporte y financiación de este trabajo.

Agradecimientos15

Gracias!!!Instituto de biotecnología y Agroindustria

contacto e-mail: ccardonaal@unal.edu.co ibaunal@gmail.com