Evolucin retrospectiva

de los combustibles

alternativosPrimera a cuarta generacin

NDICE

Introduccin

Materias primas

Tecnologa

Impacto ambiental

Costes

Conclusiones

INTRODUCCIN

Aumento demanda mundial

Preocupaciones medioambientales

Fuentes Energas alternativas

(biocombustibles)

INTRODUCCIN

Generacin Ventajas Inconvenientes

Primera Ahorro GEI.

Tecnologa de conversin

simple y de bajo coste.

Bajo Rendimiento.

Crisis alimentaria por el uso

del terreno.

Segunda Utiliza residuos como

material de alimentacin.

No hay competencia con el

sector alimenticio.

Elevado coste del

pretratamiento de la materia

lignocelulsica.

Tercera Fcil de cultivar.

Mayor tasa de crecimiento.

No hay competencia.

Versatilidad (agua de mar,

residuales).

Mayor consumo energtico

para el cultivo.

Bajo contenido en lpidos.

Contaminacin (estanque

abierto).

Cuarta Alto rendimiento con alta

cantidad de lpidos.

Mayor captura CO2.

Tasa de produccin alta

Alto coste del

fotobiorreactor.

Poco avanzado

La investigacin en biocombustibles se ha visto incrementada de forma

exponencial durante los ltimos 20 aos, yendo esta investigacin desde la

produccin de biodiesel a partir de semillas de aceites combustibles o no,

hasta las algas.

INTRODUCCIN

Biocombustibles Primera Generacin

Biocombustibles Segunda Generacin

Biocombustibles Tercera Generacin

Biocombustibles Cuarta Generacin

MATERIA PRIMA EN LAS DIFERENTES

GENERACIONES DE BIOCOMBUSTIBLES

COMBUSTIBLES DE PRIMERA GENERACION

Principales materias primas:

Semillas oleaginosas.

Caa de azcar.

Cereal.

Alimentos de origen animal.

80% de la produccin actual proviene del maz y de la caa de azcar.

Investigaciones:

Aumento del rendimiento si se recoge el material tras 300-325 das tras su siembra.

Disminucin de las emisiones de CO, partculas y humos de escape.

Usabilidad de aceites en motores.

COMBUSTIBLES DE SEGUNDA

GENERACION

Principales materias primas:

Residuos forestales.

Residuos agrcolas.

Residuos de la industria maderera.

Parte orgnica de RSU.

Investigaciones:

Produccin de etanol a partir de la hemicelulosa de estos residuos.

Residuos agrcolas se puede acoplar para produccin de biogs.

Modificacin gentica

COMBUSTIBLES DE TERCERA Y CUARTA

GENERACION

Principales materias primas:

Algas.

Ofrecen mayor tasa de crecimiento respecto a cualquier especie terrestre.

Posibilidad de crecer en aguas residuales Menor demanda de agua dulce.

Investigaciones:

Combinacin de especies de algas con los objetivos de:

Aumentar contenido en lpidos.

Conseguir mejores condiciones de crecimiento.

Anabolismo y catabolismo de los lpidos Modificacin de enzimas

TECNOLOGA UTILIZADA EN LAS DIFERENTES

GENERACIONES DE BIOCOMBUSTIBLES

BIOCOMBUSTIBLE DE PRIMERA

GENERACINSoja / Palma

Cosecha

Extraccin

Transesterificacin

Destilacin

Biodisel

Maz / Caa de Azcar

Cosecha

Molienda y Trituracin

Licuefaccin

Sacarificacin

Fermentacin

Destilacin y recuperacin

Bioetanol

BIOCOMBUSTIBLE DE SEGUNDA

GENERACIN (proceso Bioqumico)

Molienda

Pretratamiento

Lignina, Celulosa y Hemicelulosa

Lignina Slida

Fermentacin

Destilacin

Azucares simples lquidos

Combustin

Biogs

Etanol / Butanol

Materia Prima

BIOCOMBUSTIBLE DE SEGUNDA

GENERACIN (proceso termoqumico)

Molienda

Gasificacin

Gas de Sntesis, inorgnico

Filtracin

Craqueo

Secado

Compresin

Gas de Sntesis

Reaccin Fisher Tropsh

Cadenas de Carbono

Hidrocraqueo

Biodisel / Combustible de

aviacin

BIOCOMBUSTIBLE DE TERCERA

GENERACIN

Cosecha

Proceso Bioqumico

Etanol

Extraccin Aceite

Gas de Sntesis Bioenerga

Proceso Termoqumico

Transesterificacin

Destilacin

Algas Cultivadas

Biodisel

Digestin Anaerobia

Biometano Biobutano

Biodisel / Combustible de

aviacin

BIOCOMBUSTIBLE DE CUARTA

GENERACIN

Cosecha

Proceso Bioqumico

Etanol

Extraccin Aceite

Gas de Sntesis Bioenerga

Proceso Termoqumico

Transesterificacin

Destilacin

Algas Modificadas Cultivadas

Biodisel

Digestin Anaerobia

Biometano Biobutano

Biodisel / Combustible de

aviacin

IMPACTO AMBIENTAL DE LOS BIOCOMBUSTIBLES

IMPACTO AMBIENTAL

Los gases principales de efecto (GEI) invernadero que se estudian son CO, CH, NO, dixido de carbono, metano y xido nitroso respectivamente. Estos gases son convertidos en CO equivalente para el estudio.

Para combustibles fsiles la emisin neta de GEI est incluida desde la

extraccin en minera, el transporte , la conversin al portador de energa

primaria , distribucin y el uso final.

Para biocarburantes la emisin de GEI los podemos observar en el siguiente

grfico que incluye desde el cultivo, transporte a industria, transformacin

hasta transporte a servidores.

GEI PRODUCIDOS POR BIOCARBURANTES

Transporte a Industria

Transformacin

Transporte a servidores

Consumo

Cultivo

Cultivo. GEI producidos en el proceso de obtencin de semillas, riego,

crecimiento, corte, uso de

fertilizantes Transporte a Industria. GEI producidos

desde su cosecha hasta el transporte a

fbrica donde ser transformado en

biocarburante.

Transformacin. GEI producidos en la energa consumida para la

transformacin de la materia prima en

biocarburante.

Transporte a servidores. GEI producidos en el transporte del biocarburamte

final a los servidores.

Consumo. GEI producidos en el consumo. Tras este se liberan los gases

que fueron absorbidos durante el

cultivo.

GEI EN EL EFECTO DE CAMBIO DEL SUELO

Cambio de suelo Directo: El cambio directo de la tierra se produce cuando los

cultivos energticos se cultivan en tierras que antes no se utilizaba para

tierras con fines en agricultura o ganadera. Ello incluye bosques, praderas

Cambio de suelo Indirecto: Cuando la produccin de cultivos energticos

desplaza la actividad anterior de tierras con fines de cultivo.

El utilizar tierras de barbecho reducira hasta un 60% la emisin de GEI como

por ejemplo en la produccin de biodiesel de palma.

CICLO DE VIDA

-Motores de mezcla gasolina y etanol

-Gasolina

-Motores bioetanol

-E85

PRODUCCION DE GEI

57%-65%

ANLISIS DE CICLO DE VIDA

0

20

40

60

80

100

120

Combustiblesfuel

Biodiesel deaceite de

soja

Biodiesel depalma

Etanol detrigo

Etanol decaa deazcar

Etanol demaz

Etanol derastrojo de

maz

Biodiesel dealgas

CICLO DE VIDA DE DIFERENTES BIOCARBURANTESEmisiones GHG (greenhouse gas) (gCO eq/MJ)

OTRAS PREOCUPACIONES AMBIENTALES

AGUA: Se trata de utilizar agua de mar o agua residual para el cultivo de las

materias primas para biocarburantes en lugar de agua dulce. En el agua de

mar y residual es complicado cultivar, a no ser que se trate de algas (cultivos

de tercera y cuarta generacin).

NUTRIENTES: Uso de sulfatos durante los cultivos de las materias primas.

PRODUCCIN DE ENERGA NETA DEL

BIOCOMBUSTIBLE. El factor mas importante que se debe comprobar para comprobar la viabilidad

econmica de un biocombustible es: Energa producida/Energa consumida

Tipo de biocombustible NER (Ep/Ec) Modelo usado para calculo

Fuel 5,26 GREET

Biodiesel de canola 1,78 ELCA

Biodiesel de soja 2,05 ELCA

Biodiesel de colza 2,10 CED,PNAS,CONCAWE

Etanol de maz 0,88-1,22 ERG,EBAMM

Biodiesel de soja 2,55 GREET

Etanol de paja 1,02-2,62 Energy Accounting method

Etanol celulosico 6,70-8,23 ERG,EBAMM

Etanol de paja 5,79 EBAMM

Biodiesel de algas 1,1 GREET

NET: Net Energy Ratio

COSTE DE LOS BIOCOMBUSTIBLES

COSTE DE BIOCOMBUSTIBLE A PARTIR DE

DIFERENTE GENERACIN

Materia prima ConversinOperacin y mantenimiento

Productos qumicos

Energa

Excepto en Brasil con la produccin de bioetanol con la caa de azcar,

la produccin de biocombustibles de primera generacin son

subvencionadas.

Con el aumento de la demanda de materias primas, se produce un

aumento del precio de esta, como ocurri en EEUU con el maz.

COSTE DE BIOCOMBUSTIBLES COMPARADOS

CON COMBUSTIBLES DE ORIGEN FSIL.

Tipo de combustible Precio $/Galn

Gasolina 3,37

Diesel 3,46

Gas Natural convencional 2,13

Etanol E85 3,14

Biodiesel B20 3,95

Biodiesel B99/100 4,2

Etanol de maz 2,12

Etanol de paja 4,53

Etanol de miscanto 2,74

Etanol de paja de maz 2,62

Biodiesel de alga 9-40

Galn = 3,7854118 litros

COSTES

Algas: El mayor coste procede de suministro de carbono, la cosecha y el agua,

as como la infraestructura y mezclas.

En cuanto a la produccin de biometano, el mas barato es el extrado a travs

de FORSU (Fraccin Orgnica de Residuos Slidos Urbanos).

Si se mejorara el proceso de conversin podra provocar gran abaratamiento

de los costes.

LGE: Litro de gasolina equivalente

Tipo de biocombustible Coste en LGE

Etanol de Brasil $0,30/LGE

Etanol de maz $0,60-$0,80/LGE

Etanol de remolacha $0,60-$0,80/LGE

Etanol de trigo $0,60-$0,80/LGE

Etanol lignocelulsico $1/LGE

Grasa animal $0,40-$0,50/LGE

Trasnsesterificacin oleaginosas $0,60-$0,80/LGE

CONCLUSIONES

Papel importante en el futuro de los biocombustibles.

Cada generacin tiene sus propias ventajas e inconvenientes.

Importante que la materia prima para la produccin de biocombustibles sea generada

en el propio pas.

No comprometer el suministro de alimentos.

La disponibilidad de produccin de materias primas para biocombustibles depende de:

la ubicacin geogrfica, condicin econmica de la poblacin y de la demanda en los

combustibles y alimentos.

Primera generacin, no son aptos por la controversia entre alimento-combustible

generada.

Importante el avance tecnolgico incluso en ingeniera gentica de las materias primas

o microbios de conversin.

Los GEI disminuyen en segunda y tercera generacin y an mas en cuarta generacin.

En costos, los de primera generacin obtienen mejor resultado, siendo mas baratos.

El futuro pasa por la combinacin de produccin de las cuatro generaciones.

Gracias por

su atencin

Realizado por:

Ruiz Rodrguez, Isaac

Sjar Rodrguez, Francisco Jos