Biocombustibles y combustibles convencionales
Dirección deTecnología, Repsol YPF
Real Academia de IngenieríaMadrid 7 marzo 2006
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Programas Auto Oil, un cambio sustancial
• A principios de los años 90 se introduce un cambio crucial en la filosofía del proceso legislativo
• Planteamiento global e integrado para seleccionar las soluciones más rentables de cara a obtener un determinado nivel de calidad del aire
• Fabricantes de vehículos, empresas petroleras y la Administración europea trabajan juntos
Calidadaire
CalidadCalidadaireaire
LegislaciónLegislaciónLegislación
Coste/Beneficio
Coste/Coste/BeneficioBeneficioTecnologíaTecnologíaTecnología
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Programa Auto Oil Calidad del aire y especificaciones de combustibles
50 max
10 max(2008)
150 maxPpmAzufre
2,7 max2,7 max% m/mOxígeno
1 max1 max% v/vBenceno
35 max42 max% v/vAromáticos
18 max18 max% v/vOlefinas
720 – 775720 –775kg/m3Densidad
20052000UnidadParámetro
180 µg/m3
Valor del percentil 99 en 1 h
50 µg/m3 Media diaria
10 µg/m3 Media anual
10 mg/m3
Valor max. durante 1 h
200 µg/m3
Valor max. durante 1 h
Objetivos de calidad del aire
Ozono troposféricoPartículas (zonas
urbanas)
Benceno (zonas
urbanas)
CO
(zonas urbanas)
NO2
(zonas urbanas)
Contaminante
50 max
10 max (2009)
350 maxppmAzufre
360 max360 maxº CT95
11 max11 max% m/mPAH (di+tri)
820 – 845820 – 845kg/m3Densidad
51 min51 min---Número de cetano
20052000UnidadParámetro
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Los efectos del AUTOOIL. Las emisiones contaminantes producidas por el transporte
0
20
40
60
80
100
120
140
1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020
CO NOx PM - diesel VOC Benceno SO2 CO2
Emis
ióne
sde
gas
es
(% re
ferid
os a
niv
el 1
995)
Origen: Comisión Europea
CO2
• CO• NOx
• PM• COV• Benceno• SO2
Las emisiónes de gases de contaminante “locales” se han reducido más de un 98 % desde los 70, y se reducirán aún mas con los futuros desarrollos y mejoras del conjunto “vehículo + combustible”: un aire urbano más limpio
CO2
Sin embargo: las emisiones de CO2 no se reducen (incremento de la movilidad), con grave impacto sobre el cambio climático
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La Disponibilidad y Seguridad del suministro energético (y2)
50.0%55.0%
65.6% 70.2%
0%10%20%30%40%50%60%70%80%
1973 1980 1990 2002
Electricidad Industria TransporteResidencial Otros Pérdidas
Estados Unidos de Norteamérica
23.3%29.9%
42.9%48.1%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
1973 1980 1990 2002
Electricidad Industria TransporteResidencial Otros Pérdidas
Unión Europea 15
31.7% 32.7%
49.4% 51.8%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
1973 1980 1990 2002
Electricidad Industria TransporteResidencial Otros Pérdidas
España
Una proporción creciente del petróleo se utiliza para el transporte
Casi el 100% de los carburantes de automoción proceden del petróleo
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La Disponibilidad y Seguridad del suministro energético (1..)
Localización de las reservas de petróleo a fin de 2004
10,1120,0Antigua URSS
100,01188,6TOTAL
8,5101,2Centroamérica y Suramérica
5,161,0Norteamérica
9,4112,2África
3,541,1Asia-Pacífico
1,619,2Europa
61,7(22,1)
733,9(262,7)
Oriente Próximo(Arabia Saudí)
Porcentaje(%)
Reservas (millardosde barriles)Zona
19,241,1
61,0101,2 112,2 120,0
733,9
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Europa Asia-Pacífico
AméricaN
AméricaC y S
África AntiguaURSS
OrienteMedio
Mill
ardo
s de
bar
riles
62 %
Gas natural 72 %
- Paises pertenecientes a la OPEP: 78% (Organización de Países Exportadores de Petróleo: Arabia Saudí, Argelia, Emiratos Árabes Unidos, Indonesia, Irak, Irán, Kuwait, Libia, Nigeria, Qatar, Venezuela)
- XVIII Congreso Mundial del Petróleo (sept. 2005) Arabia Saudí eleva los cálculos de las reservas de crudo a 464.000 millones de barrilesFuente: BP Statistical Review of World Energy 2005
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¿Cómo se resuelve el problema?
• Bases• Aseguramiento de la disponibilidad energética
• Agotamiento de las reservas de petróleoGarantía de producción hasta el año 2044 (fuente BP)
• Previsible incremento de demanda energética frente a las reservas de crudo
• Recursos convencionales en áreas geopolíticamente inestables• Amenaza medioambiental
• Reducción de emisiones de gases de efecto invernadero• Reducción de emisiones contaminantes
• Consecuencias• Necesidad de incorporar decididamente carburantes alternativos
• No necesariamente, aunque si preferiblemente, renovablesdebido al problema de cambio climático ..o sea BIOCOMBUSTIBLES
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Los biocombustibles hoy: reflexiones iniciales
Hoy los biocombustibles son más caros que los productos petrolíferos en cualquier escenario de precio sostenido del petróleo concebible a efectos de toma de decisión de invertir
Se necesita un marco estable de incentivos fiscales durante el ciclo de vida de las plantas de producción
En consecuencia, los biocombustibles deben ofrecer otros beneficios para la sociedad en relación con los productos del petróleo
Reducción de emisiones globales de CO2 Contribución a la seguridad del suministro energético: reducción de importaciones de petróleo y sus derivados, diversificación de fuentes de energía (Contribución a una agricultura sostenible)
Otros factores deben ser considerados más como “requisitos básicos” que vectores de desarrollo
Calidad del producto comparable a la de los derivados del petróleoCompatibilidad con la infraestructura de distribución de combustibles y con los vehículos existentesBajas emisiones contaminantes de escape
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Implantación de los biocombustibles de hoy
Principales limitaciones
Potencial de reducción deCO2
Reducción de importaciones de petróleo y derivados
Posición de las industrias europeasautomovilística y petrolera
Disponibilidad de materias primas
Compatibilidad con especificaciones actuales de calidad de combustibles
Facilidad técnica de implantación
BiodieselBioetanol-gasolina mezclaBioetanol vía ETBE
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Las emisiones de Gases de efecto invernadero
-200
-100
0
100
200
300
400
0 100 200 300 400 500 600
Total WTW energy (MJ / 100 km)
WTW
GHG
em
issi
ons
(g C
O 2eq
/ 10
0 km
GasolineDiesel fuelLPGCNGCBGEtOH ex SBEtOH ex wheatEtOH ex celluloseEtOH ex sugar caneMTBE/ETBEBio-dieselSyn-diesel ex NGSyn-diesel ex coalSyn-diesel ex woodDME ex NGDME ex coalDME ex wood
Fuente:CONCAWE/EUCAR/JRCFuente:CONCAWE/EUCAR/JRC
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Eficiencia energética y CO2: análisis de ciclo de vida
0 50 100 150 200 250
Ethanol (cereal) 2010
Biodiesel (rapeseed)2010
BTL 2010
GHG emissions (base 100 gasoline 2002)Fossil energy consumption (Base 100 gasoline 2002)Total energy consumption (Base 100 gasoline 2002)
11Fuente: JRC/Eucar/Concawe (2005)
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Fomento del uso de carburantes alternativos
En el 2020, la UE quiere que el 23 % de la energía de los combustibles para el transporte por carretera sea
de origen alternativo (1)
2351082020
142572015
7,75---25,752010
2------22005
Total (%)
Hidrógeno(%)
Gas Natural (%)
Biocarburantes(%)Año
(1) COM(2001)547 Comunicación relativa a los combustibles alternativos para el transporte por carretera y a un conjunto de medidas para promover el uso de biocarburantes (noviembre 2001)
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Biocarburantes
5 % vol = 4,6 % energía
5 % vol = 3,3 % energía
Límite especificación(EN228 o EN590 según caso)
5,75 % energía = 6,3 % vol
5,75 % energía = 8,8 % vol
Objetivo 2010
FAME
Etanol
Compuesto
Las especificaciones actuales no permiten cumplir objetivos de biocarburantes
Cálculos realizados con los siguientes valores:
37,126,843,243,5
Poder Calorífico Inferior (MJ/kg)
32,721,235,932,6
Poder Calorífico Inferior (MJ/dm3)
0,880,790,830,75
Densidad (kg/dm3)
FAMEEtanol
GasóleoGasolina
Compuesto
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Disponibilidad limitada de materias primas en la UE
La consecución del objetivo de la Directiva Europea de biocombustibles (5,75% equivalente energético) exige un aumento de la disponibilidad de materias primas agrícolas
Bioetanol para gasolina: 25,5 M t/a cereal (1,5% producción mundial)
Biodiesel para gasoil auto: 36,4 M t/a oleaginosas (10% producción mundial)
Una parte importante de estas materias primas deberán importarseEn 2012 la UE-25 se prevé exporte 15 M t/a de cereal (sin biocombustibles)
* Aunque cambios previsibles en la PAC liberaría más superficie cultivable
La UE ya importa el 50% de sus necesidades de oleaginosas
El impacto en los mercados mundiales de cereales y oleaginosas será significativo
Otros mercados también afectados: alimentación animal, glicerina
Fuente: DGAGRI (CE), Concawe/Eucar/JRC
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Balanza comercial de hidrocarburos
Fuente: ERTC 2003: The Outlook for European Refining. WOOD MACKENZIE
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El biodiesel contribuye a reducir las importaciones en la UE
Cifras en millones ton/añoFuente: IEA, Wood Mackenzie, Repsol YPF
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0EUROPE-25
EEUU
0
10
20
30
40
50
60 RUSSIA
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
ASIA PACIFIC
0
10
20
30
40
50
60
MIDDLE EAST
0
10
20
30
40
50
60
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
AFRICA
2004 2015
2004 2015
2004 2015
2004 2015
2004 2015
2004 2015
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
CENTRAL AND SOUTH AMERICA
2004 2015
BALANCE NETO DE GASOIL AUTO EN EL MUNDO
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El bioetanol no contribuye a reducir importaciones en la UE como lo hace en EEUU
0
10
20
30
40
50
60
EUROPE-25
EEUU
0
10
20
30
40
50
60
RUSSIA
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
ASIA PACIFIC
-40
-30
-20
-10
0
10
20
MIDDLE EAST
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
AFRICA
2004 2015 2004 2015
2004 2015
2004 2015
2004 2015
2004 2015
0
10
20
30
40
50
60
CENTRAL AND SOUTH AMERICA
2004 2015
BALANCE NETO DE GASOLINAS EN EL MUNDOCifras en millones ton/añoFuente: IEA, Wood Mackenzie, Repsol YPF
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Costes e incentivos fiscales: el caso del biodiesel
La materia prima es más cara que el producto. La CE estima que el precio de indiferencia del petróleo es de 60 $/B para biodiesel y 90 $/B para bioetanol
El diferencial de precios materia prima - producto es extremadamente volátilLas diferencias de incentivos fiscales pueden ser determinantes
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Excise duty Spain
Excise duty Germany
EN590 diesel oil Rott.
Soybean oil Rott.
Rapeseed Rott.
Sunflowerseed Rott.
$/ton
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Biodiesel: la calidad como requisito básico
Aditive (mg/kg)
Oxidation Stability (hr)
0
5
10
15
20
25
30
35
0 500 1000 1500 2000
LIMIT
(62 hr)
40
Rapeseed FAME (C04-0214)
Aditive (mg/kg)
Oxidation Stability (hr)
0
5
10
15
20
25
30
35
0 500 1000 1500 2000
LIMIT
(62 hr)
40
Rapeseed FAME (C04-0214)Antioxid A1Antioxid A1Antioxid A2Antioxid A2Antioxid A3Antioxid A3Antioxid A4Antioxid A4
FAME FAME fromfrom soybeansoybean
FAME (blend rapeseed-sunflower) stability evolution
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
0 2 4 6 8 10 12Storage Time (Months)
Oxi
datio
n St
abili
ty (h
r)
700 mg/kg antiox. A2 900 mg/kg antiox. A2
LIMIT
FAME (blend rapeseed-sunflower) stability evolution
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
0 2 4 6 8 10 12Storage Time (Months)
Oxi
datio
n St
abili
ty (h
r)
700 mg/kg antiox. A2 900 mg/kg antiox. A2
LIMIT
Antioxidant A1Sample A: Storage into aluminium bottleSample B: Storage into polietilene bottle (translucent)
2
3
4
5
6
7
8
0 1 2 3 4 5 6
Storage Time (Months)
Oxi
datio
n St
abili
ty (h
r)
LIMIT
2
3
4
5
6
7
8
0 1 2 3 4 5 6
Storage Time (Months)
Oxi
datio
n St
abili
ty (h
r)
LIMIT
La degradabilidad del biodiesel depende de diversos factores:
Tipo de materia prima
Tiempo de almacenamiento
Luz solar
Tipo y dosis de antioxidante
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La siguiente generación de biocombustibles
Tecnologías hoy emergentes de producción de biocombustiblespueden cambiar el panorama acabado de describir si consiguieran reducir sustancialmente los costes de producción…
A partir de materias primas más baratas y abundantes
…sigan ofreciendo otros beneficios a la sociedad en relación a los derivados del petróleo
Reducción de CO2
Reducción de dependencia del petróleo y sus derivados
… y cumplan con los ”requisitos básicos”
Calidad de producto
Compatibilidad con infraestructuras y vehículos existentes
Bajas emisiones contaminantes de escape
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Vías para la siguiente generación de biocombustibles
Aceites y grasas de bajo coste
PURIFICACION
TRANSESTERIFICACION
HIDROGENACION
Esteres metílicos
Bioparafinas de alta calidad como gasoil auto
Materia ligno-celulósica
GASIFICACION
PIROLISIS
PRETR./ HIDRÓLISIS HEMICELULOSA
Gas síntesis (CO + H2)
Ac. pirólisis
SINTESIS FT
Procesos de refino (hidrogenación, cracking)
Gasoil FT
Gasolina y gasoil auto
HYDROCRACKING
• Aceites más baratos• Aceites usados• Grasas animales
Bioetanol
BioetanolHIDROLISIS CELULOSA
FERMENTACION AZUCARES
SEPARACION DE ETANOL
FERMENTACION
• Bagaza, paja, mazorcas• Residuos forestales• Lejías negras ind. papel
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Y existen otros productos posibles no solo biocombustibles
ElectricidadCOMBUSTION
Electricidad
Hidrógeno
Gasoil FT
Amoníaco Urea
DME
Metanol
GASIFICACION
HIDROLISIS
FERMENTACION
Materia ligno-celulósica
Gas síntesis
Etanol
Prod.QuímicosOlefinas Polímeros
Etanol
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Una nueva y complicada estrategia de biocombustibles en la UE
Estrategia de biocombustibles como parte de una estrategia más amplia de fomento de la biomasa
Con elementos de política agrícola teniendo en cuenta las drásticas modificaciones previstas de la actual PAC
Contempla importaciones de materias primas y biocombustibles como parte de programas de colaboración internacional con países en desarrollo
Incentivos económicos en función de los beneficios demostrables que ofrezca cada tipo de biocombustible para promover los biocombustibles de 2ª generación
Posibilidad de hacer obligatorio un % de biocombustibles y modificar el esquema actual de desgravaciones fiscales (certificaciones-créditos )
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Iniciativas de Repsol YPF
BiodieselNº1 europeo en uso de etanol para gasolinas Vía ETBE
150,000 ton/año de bioetanol
La siguiente apuesta para 2010 es el biodiesel Más de 1,000,000 ton/año en España
Hasta 300,000 ton/año en Argentina
Soja ColzaUn programa continuado de I+D
Foco hasta ahora en asegurar las calidad de nuestras mezclas debiocombustibles con derivados del petróleo
Salto cualitativo como líder de una propuesta de programa español de I+D sobre biodiesel:
• 22 millones € 2006-2009, co-financiable con fondos CENIT del CDTI • 15 empresas y 23 centros de I+D participantes
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