PERSPECTIVAS DE LOS BIOCARBURANTES PERSPECTIVAS DE LOS BIOCARBURANTES
Mercedes Ballesteros Perdices Jefe de la Unidad de Biomasa División de Energías Renovables
Departamento Energía CIEMAT
SIMPOSIUM INTERNACIONAL:
SIMPOSIUM INTERNACIONAL:
ENERGÍA Y SOSTENIBILIDAD ENERGÍA Y SOSTENIBILIDAD
Recurso energético abundante
Producción total de biomasa en la biosfera 220 x 109 toneladas al año ⇒ 3,2 x 1018 Kj/año
BIOMASA COMO RECURSO ENERGÉTICO
• Permite un cierto grado de almacenamiento BIOMASA COMO RECURSO ENERGÉTICO
BIOMASA COMO RECURSO ENERGÉTICO
Objetivos a 2010 Objetivos 2020 Requerido: 130 Mtep
Estimado: 180 Mtep
Requerido: 210-250 Mtep Estimado: 300 Mtep
PROCESOS TRANSFORMACIÓN PROCESOS TRANSFORMACIÓN
APLICACIONES DE LA ENERGÍA DE LA BIOMASA
•TÉRMICA
•GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD Aceites
vegetales
EXTRACCIÓN DIRECTA
Densificado
TRANSFORMACIÓN FÍSICA
Combustión Pirólisis Gasificación TRANSF. TERMOQUÍMICA
Digestión anaerobia
Fermentación TRANSF. BIOLÓGICA
BIOMASA
¾ Sector transporte
• 30% del consumo energético en la UE
• 21% de las emisiones de efecto invernadero
¾ Dependencia en combustibles fósiles:
• 98% del total
SITUACIÓN ACTUAL SITUACIÓN ACTUAL
EMISIONES DE GEI EN LA UE
EMISIONES DE GEI EN LA UE--25 POR SECTORES25 POR SECTORES
Sólo 3 opciones tienen un volumen potencial de más del 5%
OPCIONES: Biocombustibles, gas natural, hidrógeno, coches eléctricos, coches híbridos, metanol, dimetileter, diesel (gas), GLP.
CRITERIOS: Precio, distribución, inversiones, medioambiente, seguridad de suministro
ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS
SITUACIÓN ACTUAL SITUACIÓN ACTUAL
Legislación
- Directiva sobre biocarburantes- Mayo 2003 (2% en 2005 y 5,75% en 2010)
- Directiva sobre imposición de productos energéticos- Oct. 2003 (permite reducir o eliminar el impuesto de hidrocarburos)
Iniciativas recientes
- Decisión de Consejo de Marzo de 2007 proponiendo un 10% de sustitución en 2020
- Propuesta de BIOFRAC del 25% de sustitución en 2030
EMISIONES DE CO
EMISIONES DE CO22 PREVISTAS EN LA UE (PERIODO 1990-PREVISTAS EN LA UE (PERIODO 1990-2030)2030)
PRODUCCIÓN MUNDIAL DE BIOCARBURANTES PRODUCCIÓN MUNDIAL DE BIOCARBURANTES
Los biocarburantes más usados en transporte son bioetanol y biodiesel
El mercado del etanol es 10 veces mayor que el del biodiesel
La producción de biocarburantes está muy concentrada
– Materias ricas en azúcar: maíz, caña de azúcar, cereal, remolacha
– Oleaginosas: soja, colza, girasol, palma
MATERIA PRIMA EN COMPETENCIA CON LOS PRODUCTOS ALIMENTARIOS
INDUSTRIA DE BIOCARBURANTES BASADA EN CULTIVOS INDUSTRIA DE BIOCARBURANTES BASADA EN CULTIVOS TRADICIONALES
TRADICIONALES
Muchas voces en contra de los biocarburantes…
■ Preocupación por los precios de los alimentos,
deforestación, disponibilidad de agua, dudas acerca del balance de CO2, etc.
■ Publicaciones de la FAO y la OCDE
■ Posición de las ONGs
…que deben ser analizadas MALA IMAGEN MEDIÁTICA
La Comisión Europea establecerá requisitos “muy estrictos” en la producción de biocarburantes para evitar cualquier impacto medioambiental o social negativo.
■ Certificación obligatoria o los biocarburantes no contabilizarán o no tendrán incentivos fiscales
■ Mínimo porcentaje de reducción de GEI (valor o método de cálculo estándar)
■ No incentivar el cambio del uso de la tierra en LA CERTIFICACIÓN ES PARTE DE LA SOLUCIÓN
LA CERTIFICACIÓN ES PARTE DE LA SOLUCIÓN
HOJA DE RUTA DE LAS TECNOLOGÍAS
• No competencia con el sector alimentario
• Mayor rango de materias primas
• Mayores rendimientos por hectárea
• Mayores rendimiento energéticos
• No existe una clara división entre biocarburantes de 1ª y 2ª generación
• Se puede considerar como biocarburantes de 2ª generación aquellos que:
•Utilizan materias primas no convencionales (ej. Lignocelulosa)
¿¿Por Por qué qué B2G?B2G?
RUTAS DE CONVERSIÓN
SITUACIÓN DE LOS PROCESOS
PROCESO BTL PROCESO BTL
INSTALACIONES (15-45 Mw térmicos) DE BTL EN EUROPA
CHOREN INDUSTRIES (Alemania): Madera
CHEMREC A.B. (Suecia): Utiliza las lejías negras
ECN & SHELL (Holanda):
VARNAMO IGCC (Suecia): Madera
OBTENCIÓN DE ETANOL MEDIANTE HIDRÓLISIS ENZIMATICA
Biomasa Lignocelulósica
Pretratamiento Recuperación
de producto
ETANOL
Generación de calor y electricidad
Hidrólisis enzimática celulasas
Fermentación
Microorganismo fermentativo
Xilosa Fermentación
PRETRATAMIENTO DE LA BIOMASA LIGNOCELULÓSICA
Pretratamiento Celulosa
Hemicelulosa Lignina
OBJETIVOS:
• Bajo consumo energético
• Bajos costes de inversión
• Versatilidad
HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA
Pretratamiento Celulosa
HemicelulosaLignina
Hidrólisis Enzimática
OBJETIVOS:
• Incrementar la tasa de conversión (enzimas más activas)
• Utilizar menos enzimas (nuevas mezclas)
• Enzimas más baratas (nuevos microorganismos)
FERMENTACIÓN A ETANOL
Hemicelulosa
OBJETIVOS:
• Buenos rendimientos en producción de etanol
Pretratamiento Celulosa
Lignina
Hidrólisis
Enzimática Fermentación
OBTENCIÓN DE ETANOL COMBUSTIBLE
OBTENCIÓN DE ETANOL COMBUSTIBLE –– PROCESO CIEMATPROCESO CIEMAT Molienda: Tamaño de partícula entre 15-30 mm
Condiciones de proceso:
Concentración inicial de sustrato: 10%
Carga enzima: 15 FPU/g celulosa
Rendimiento en glucosa: 70%
Rendimiento en xilosa: 50%
Concentración de etanol 2-3 % (p/p)
Pretratamiento: Autohidrólisis con agua (190-230ºC, 1-10 min) Hidrólisis y fermentación simultáneas a 42ºC y 72 h:
Celulasas comerciales y microorganismo termotolerante (Kluyveromyces marxianus CECT 10875)
Y PROCESO APROX. 6 kg biomasa/litro etanol
OBTENCIÓN DE ETANOL COMBUSTIBLE
OBTENCIÓN DE ETANOL COMBUSTIBLE –– PROCESO CIEMATPROCESO CIEMAT Molienda: Tamaño de partícula entre 15-30 mm
Condiciones de proceso:
Concentración inicial de sustrato: 10% 20%
Carga enzima: 15 FPU/g celulosa 5 FPU/g
Rendimiento en glucosa: 70% 90%
Rendimiento en xilosa: 50% 70%
Concentración de etanol 2-3 % (p/p) 4%
Pretratamiento: Autohidrólisis (190-230ºC, 1-10 min) Hidrólisis y fermentación simultáneas a 42ºC y 72 h:
Celulasas comerciales y microorganismo termotolerante (Kluyveromyces marxianus CECT 10875)
PLANTAS DE DEMOSTRACION DE BIOETANOL DE 2ª GENERACIÓN POR VÍA BIOQUÍMICA EN EUROPA
Localización Propietario Tipo pretratamiento Materia prima Capacidad
Lyngby Dinamarca
BioGasol Oxidación húmeda Paja de trigo, residuos de
madera
45 l etanol/día
Örnsköldsvik
Suecia SEKAB Hidrólisis ácida
diluida Madera de
coníferas, paja cereal
300-400 l etanol/día
L´Alcudia Valencia
IMECAL Hidrólisis ácida diluida
Residuos
agroalimentarios y urbanos
4 t residuo/día
Babilafuente (Salamanca)
Abengoa Explosión con vapor Paja de trigo 5 M l etanol/año
BIOETANOL LIGNOCELULOSICO EN EE.UU.
¿UNA REALIDAD?
¾ POET (Iowa) 35 mm gal/año
¾ Iogen Biorefineries Inc. (Idaho) 250 MM gal/año
¾ Abengoa Bioenergy (Kansas) 11,4 MM gal/año + ee
¾ ALICO Inc. (Florida) 13,9 MM gal/año + ee + H2
¾ Range Ful Inv. (Georgia) 40 MM gal/año + 9 MeOH
• Las tecnologías de segunda generación están en el camino hacia la comercialización
• Existen necesidades de avances tecnológicos que reduzcan los costes de producción del bioetanol para que sea competitivo con la gasolina
• La investigación básica, aplicada, el desarrollo y la demostración deben realizarse de manera coordinada
REFLEXIONES FINALES
