Universidad de Concepción Centro de Biotecnología Laboratorio de Recursos Renovables

Tamaño: px

Comenzar la demostración a partir de la página:

Download "Universidad de Concepción Centro de Biotecnología Laboratorio de Recursos Renovables"

Emilia Vargas Jiménez
hace 7 años
Vistas:

1 Universidad de Concepción Centro de Biotecnología Laboratorio de Recursos Renovables REUNIÓN MINISTERIAL IBEROAMERICANA Seguridad Energética en América Latina: Energía Renovable como Alternativa Viable Montevideo, Uruguay Jaime Baeza H.

2 Introducción de las Energías Renovables generan actividades productivas. Producción de Biocombustibles compiten con la Producción de Alimentos. Es posible replicar la experiencia del Brasil. Deben existir las condiciones naturales (tierras, clima). Dificultades para cumplir meta del 5.25 % de biocombustibles en la Comunidad Europea. Necesidad de estimular I+D+i.

3 BIOCOMBUSTIBLES ETANOL (incluye ETBE) BIODIESEL BIOGAS

4 PRODUCCIÓN DE ETANOL gal/año

5 Producción de Etanol ,8 1,0 0,9 0,8 1,7 2,0 8,5 3,8 33,1 35,8 Brazil USA China India Francia Rusia Alemania Sud-Africa España UK

6 CULTIVOS AGRICOLAS MATERIAL LIGNOCELULOSICO RESIDUOS AGRICOLAS MADERA

7 Materias primas para la obtención de bioetanol Biomasa azucarada caña azúcar remolacha Biomasa Amilácea Maíz, trigo papa Biomasa Lignocelulósica Madera Residuos Agrícolas Zumo Trituración Trituración Hidrólisis enzimática Hidrólisis ácida Hidrólisis enzimática Fermentación Destilación Etanol

8 Plataforma Integrada de Azúcares Recursos Cereales Productos forestales Materia Prima Granos Residuos Agrícolas Madera Residuos Forestales Material Lignocelulósicos P r o c e s o s Almidón Hidrólisis enzimática Fermentación I Celulosa + Hemicelulosa Pretratamiento Hidrólisis enzimática o química Fermentación II Recuperación ETANOL

9 REDUCCIÓN DE LOS GASES DE INVERNADERO. En base a un galón de etanol utilizado. E10 VG:DM EtOH Maíz E10 VG:WM EtOH Maíz E10 VG:Celulosa EtOH E10 VF:DM EtOH Maíz E10 VF:WM EtOH Maíz E10 VG:Celulosa EtOH VG: Vehículos Gasolina, DM: Planta de Etanol Molienda Seca; WM: Planta de Etanol Molienda Húmeda; VF: vehículo Flexible (Wang, 2005)

10 CALIDAD DE ENERGÍA 10,31 1,36 0,98 0,81 0,45 EtOH Cel EtOH Maíz Carbón Gasolina Electricidad Razón Energía Fosil (FER)= Energía en Combustible/Consumo de Energía enrgíafósil Fosil Wang, 2005

11 MAÍZ

12 ALMIDÓN AMILOPECTINA AMILOSA

13 Factores de Aumento Productividad Etanol Mayor rendimiento en la producción Optimización de Procesos Políticas Públicas

14 Duplicación Rendimiento Maíz USA Plantación (Millones de Acres) 73,0 104 Rendimiento (Bushels) 75,1 150,0

15 Porcentaje de almidón extractable para 4 diferentes híbridos durante 4 años Porcentaje de almidón A B C D Híbrido Promedio híbrido promedio año Syngenta University of Illinois

16 MATERIAL LIGNOCELULÓSICO RESIDUOS AGRÍCOLAS MADERA

18 Billones de gal/año Departamento de Energía USA

19 Estructura de la Celulosa

20 Hemicelulosa de madera dura Hemicelulosa de madera blanda

21 OHC CH H 3 CO O HC HC HOH 2 C H 3 CO 5 H 3 CO O 1 HCOH HCOH H 2 C O CH 2 OH O 4 HOCH HC H 2 C O 2 C O CH O CH 2 OH OH 6 H COH HC CH 2 OH OCH 3 H 3 CO O 7 H 2 COH CH CH 16 OH H 3 CO OCH 3 CH 3 H 3 CO CH HC O Carbohydrate 15 O CH 2 OH HC 14 CH OCH 3 H 2 COH CH 2 CH 2 H O 13 2 COH HC CH 2 H HC CH 3 CO HC O CH 2 OH HCOH H 2 C CH O CH OH O H HO 2 COH CH OCH 3 HC O CHO OCH 3 H 3 CO 12 CHO CH 2 OH O O CH H 3 CO 17 CH CH CH O CH OHC CH CH CH 2 OH O HOCH H 2 COH CH 2 OH 9 22 H 3 CO O CH HC OCH 10 H 3 2COH OH H 3 CO HC O 18 H 2 COH C O H O HC CH 3 C 21 HC O CH 2 OCH 3 HC O CH 2 HO 19 CH HC O H 2 COH HCOH 11 H 3 CO 20 OH OCH 3 OH OH 26 O H 3 CO H 2 COH CH 25 CH 3 O HO CH O 28 H 2 COH HC CH 24 CH 2 OH CH H C O 27 O OCH 3 Estructura modelo de lignina

22 Material Lignocelulósico Azúcares C6 C5 Lignina Cenizas Maderas Duras 39-50% 18-28% 15-28% % Maderas Blandas 41-57% 8-12% 24-27% % Residuos Agrí % 12-39% 11-29% 2-18%

23 TECNOLOGÍA DE CONVERSIÓN A BIOETANOL Etapas Claves: I.- HIDRÓLISIS Liberación de azúcares presentes normalmente en cadenas complejas. II.- FERMENTACIÓN Microorganismos fermentan azúcares a etanol.

24 RESIDUOS AGRICOLAS

25 Composición de Cultivos Razón Residuo/Cereal Materia Seca (%) Lignina (%) Carbohidratos (%) Producción Etanol (L kg -1 de Biomasa seca) Maíz Residuo Arroz Paja Cebada Paja Trigo Paja Avena Paja Kim and Dale, (2004).

26 Planta Biomasa Paja de Trigo Almacenamiento y preparación Catalizador Pre- tratamiento Vapor Enzimas Hidrólisis enzimática y fermentación Levaduras Destilación Etanol Residuos Sólidos (Co-productos) Abengoa - Bioenergy

27 Composición de la Madera Madera Sustancias de baja masa molecular Sustancias Macromoleculares Materia Orgánica Materia Inorgánica nica Polisacáridos Lignina Extraíbles Cenizas Celulosa Poliosas

28 Procesos de hidrólisis con madera INVENTA PURDUE ACOS IOGEN B C International ARKENOL

29 Proceso IOGEN (Ottawa) Diciembre 2004, Canadá pone en marcha la primera flota en el mundo de 900 vehículos funcionando con bioetanol como combustible E-85 obtenido de material lignocelulósico - (pajas de trigo)

30 Proceso IOGEN (Compañía Canadiense Ottawa-1970) Investigación inicial con pajas y maderas incrementar la digestibilidad consumo alimento animal IOGEN expandió la investigación para la producción de bioetanol material lignocelulósico y producción y mercadeo de enzimas. Proceso Explosión a vapor, ácido diluído, altas temperaturas y presión (pajas de trigo y maíz y maderas duras) la tecnología no esta adaptada para maderas blandas.

31 Proceso BC International (1992) Trabaja con organismos genéticamente modificados (Bacteria Zymomonas mobiles) para convertir azúcares C5, C6 asociados directamente a madera para producir bioetanol. Proceso usa Hidrólisis ácida diluída en dos pasos: Liberación de hemicelulosas Separación celulosa de lignina Materia primas: Residuos agrícolas, M. duras, M. blandas usadas con control para evitar degradación de fibras. Ventaja: recuperación de todos los azúcares. Desventaja: altos costos de recuperación.

32 Hidrólisis Organosolv Usa solventes orgánicos en medio acuoso (metanol, etanol, acetona, ácido fórmico, ácido acético). Separa los componentes de la madera simultáneamente. Es más rápido que los procesos de hidrólisis ácida convencionales. Protección de los azúcares a altas temperaturas evitando así su descomposición (Paszner, 1992).

33 En 2030 una Industria de Bioproductos y Bioenergía, bien establecida y económicamente viable creará nuevas oportunidades económicas en el sector rural, protegerá y mejorará el ambiente, fortalecerá la independencia energética de USA, proveerá una seguridad económica, y mejorará la entrega de productos a los consumidores Annal. Energy Outlook, USA 2002

34 BIOCOMODITIES : UN NUEVA ALIANZA ENTRE LA INDUSTRIA QUÍMICA Y LA AGRICULTURA S.Kim and B.E Dale, Michigan State University

35 Los países a través del desarrollo de la bioenergía ingresan a un escenario de gran futuro BIO-REFINERÍA

36 BIO-REFINERÍA Unidad que integra procesos de conversión y equipos para producir combustibles, energías, y productos químicos con valor agregado a partir de biomasa

37 BIOREFINERIA Pre-procesamiento Procesamiento Final Intermediarios Productos Final Azúcares Etanol Lípidos Biodiesel Lignina Biopolimeros Cenizas Productos Químicos Proteínas

38 PRODUCTOS DE MAÍZ bioproductos aceite etanol edulcorantes almidón

39 ACIDO POLILÁCTICO (PLA) lactobacillus ALMIDÓN ÁCIDO LÁCITICO PLA

40 GRACIAS

Documentos relacionados

Dr. José L. Adrio-Fondevila Director Neuron Bioindustrial

Dr. José L. Adrio-Fondevila Director Neuron Bioindustrial 1 NEURON Bio, S.A. comenzó su actividad a finales de 2006 Cotiza en el Mercado Alternativo Bursátil (MAB) desde 07/2010 Sistema de Gestión de la