SIMPOSIUM INTERNACIONAL: ENERGÍA Y SOSTENIBILIDAD PERSPECTIVAS DE LOS BIOCARBURANTES

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1 SIMPOSIUM INTERNACIONAL: ENERGÍA Y SOSTENIBILIDAD PERSPECTIVAS DE LOS BIOCARBURANTES Mercedes Ballesteros Perdices Jefe de la Unidad de Biomasa División de Energías Renovables Departamento Energía CIEMAT Madrid, 16 de junio

2 BIOMASA COMO RECURSO ENERGÉTICO Recurso energético abundante Producción total de biomasa en la biosfera 220 x 10 9 toneladas al año 3,2 x Kj/año Objetivos a 2010 Objetivos 2020 Requerido: 130 Mtep Estimado: 180 Mtep Requerido: Mtep Estimado: 300 Mtep BIOMASA COMO RECURSO ENERGÉTICO Permite un cierto grado de almacenamiento Flexible: Se transforma de varias maneras Se dirige a diferentes usos 2

3 PROCESOS TRANSFORMACIÓN BIOMASA EXTRACCIÓN DIRECTA TRANSFORMACIÓN FÍSICA TRANSF. TERMOQUÍMICA TRANSF. BIOLÓGICA Aceites vegetales Densificado Combustión Pirólisis Gasificación Digestión anaerobia Fermentación APLICACIONES DE LA ENERGÍA DE LA BIOMASA TÉRMICA GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD BIOCARBURANTES 3

4 SITUACIÓN ACTUAL Sector transporte 30% del consumo energético en la UE 21% de las emisiones de efecto invernadero Dependencia en combustibles fósiles: 98% del total Alto nivel de importaciones 4

5 EMISIONES DE GEI EN LA UE-25 POR SECTORES 5

6 ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS OPCIONES: Biocombustibles, gas natural, hidrógeno, coches eléctricos, coches híbridos, metanol, dimetileter, diesel (gas), GLP. CRITERIOS: Precio, distribución, inversiones, medioambiente, seguridad de suministro Sólo 3 opciones tienen un volumen potencial de más del 5% Biocarburantes Gas natural Hidrógeno 6

7 SITUACIÓN ACTUAL Legislación - Directiva sobre biocarburantes- Mayo 2003 (2% en 2005 y 5,75% en 2010) - Directiva sobre imposición de productos energéticos- Oct (permite reducir o eliminar el impuesto de hidrocarburos) Iniciativas recientes - Decisión de Consejo de Marzo de 2007 proponiendo un 10% de sustitución en Propuesta de BIOFRAC del 25% de sustitución en

8 EMISIONES DE CO 2 PREVISTAS EN LA UE (PERIODO ) 8

9 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 9

10 INDUSTRIA DE BIOCARBURANTES BASADA EN CULTIVOS TRADICIONALES Materias ricas en azúcar: maíz, caña de azúcar, cereal, remolacha Oleaginosas: soja, colza, girasol, palma MATERIA PRIMA EN COMPETENCIA CON LOS PRODUCTOS ALIMENTARIOS 10

11 MALA IMAGEN MEDIÁTICA Muchas voces en contra de los biocarburantes Preocupación por los precios de los alimentos, deforestación, disponibilidad de agua, dudas acerca del balance de CO 2, etc. Publicaciones de la FAO y la OCDE Posición de las ONGs que deben ser analizadas 11

12 LA CERTIFICACIÓN ES PARTE DE LA SOLUCIÓN 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 zonas de alta biodiversidad 12

13 HOJA DE RUTA DE LAS TECNOLOGÍAS Fuente: Biofuels in the EU: A vision for 2030 and beyond 13

14 Por qué B2G? 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) Se obtienen a partir de procesos complejos (ej. Fischer-Tropsch) 14

15 RUTAS DE CONVERSIÓN 15

16 SITUACIÓN DE LOS PROCESOS 16

17 PROCESO BTL 17

18 INSTALACIONES (15-45 Mw térmicos) DE BTL EN EUROPA CHOREN INDUSTRIES (Alemania): Madera CHEMREC A.B. (Suecia): Utiliza las lejías negras VARNAMO IGCC (Suecia): Madera ECN & SHELL (Holanda): Diversas materias primas GUISSING CHP (Austria): Materiales herbáceos 18

19 OBTENCIÓN DE ETANOL MEDIANTE HIDRÓLISIS ENZIMATICA Biomasa Lignocelulósica celulasas Microorganismo fermentativo Pretratamiento Hidrólisis enzimática Fermentación Recuperación de producto Xilosa Fermentación ETANOL Generación de calor y electricidad 19

20 PRETRATAMIENTO DE LA BIOMASA LIGNOCELULÓSICA Celulosa Pretratamiento Hemicelulosa Lignina OBJETIVOS: Bajo consumo energético Bajos costes de inversión Versatilidad Reactivos baratos Desarrollo comercial 20

21 HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA Celulosa Pretratamiento Hidrólisis Enzimática Hemicelulosa Lignina OBJETIVOS: Incrementar la tasa de conversión (enzimas más activas) Utilizar menos enzimas (nuevas mezclas) Enzimas más baratas (nuevos microorganismos) 21

22 FERMENTACIÓN A ETANOL Celulosa Pretratamiento Hidrólisis Enzimática Fermentación Lignina Hemicelulosa OBJETIVOS: Buenos rendimientos en producción de etanol Resistencia a inhibidores Capaces de utilizar todos los azúcares (C5 y C6) 22

23 OBTENCIÓN DE ETANOL COMBUSTIBLE PROCESO CIEMAT Molienda: Tamaño de partícula entre mm Pretratamiento: Autohidrólisis con agua ( ºC, 1-10 min) Hidrólisis y fermentación simultáneas a 42ºC y 72 h: Celulasas comerciales y microorganismo termotolerante (Kluyveromyces marxianus CECT 10875) 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) Y PROCESO APROX. 6 kg biomasa/litro etanol 23

24 OBTENCIÓN DE ETANOL COMBUSTIBLE PROCESO CIEMAT Molienda: Tamaño de partícula entre mm Pretratamiento: Autohidrólisis ( ºC, 1-10 min) Hidrólisis y fermentación simultáneas a 42ºC y 72 h: Celulasas comerciales y microorganismo termotolerante (Kluyveromyces marxianus CECT 10875) 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% Y PROCESO APROX. 7 kg biomasa/litro etanol 5 kg/l 24

25 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 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 25

26 BIOETANOL LIGNOCELULOSICO EN EE.UU. UNA REALIDAD? POET (Iowa) 35 mm gal/año Iogen Biorefineries Inc. (Idaho) 250 MM gal/año Abengoa Bioenergy (Kansas) 11,4 MM gal/año + ee ALICO Inc. (Florida) 13,9 MM gal/año + ee + H2 Range Ful Inv. (Georgia) 40 MM gal/año + 9 MeOH BlueFire Inc. (California) 90 MM gal/año 26

27 REFLEXIONES FINALES 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 27

28 Muchas gracias por su atención 28

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