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1 ENERGÍA A DE LA BIOMASA. POSIBILIDADES Y EXPECTATIVAS DE LOS BIOCARBURANTES PARA LA COMARCA Dr. Gregorio Antolín n Giraldo Dtor. Área de Biocombustibles. CARTIF IDI-01/2004 Medina de Rioseco.. 13 de Diciembre de

2 Indice. INTRODUCCION. BIODIESEL. BIOETANOL. PELETS DE BIOMASA IDI-01/2004 2

3 Introducción. Definiciones. Biomasa: Es el conjunto de recursos forestales, plantas terrestres y acuáticas, de residuos y subproductos agrícolas, ganaderos, urbanos e industriales. Puede ser aprovechada mediante combustión directa o generación de biocombustibles. Biocombustible: Combustible producido a partir de biomasa (EE.RR.) Se pueden presentar en forma sólida (residuos vegetales, etc.), líquida (bioalcoholes, biodiesel, biooil, etc.) y gaseosa (biogás, hidrógeno, gas de sintesis, etc.). Biocarburante: Biocombustible líquido para aplicación en motores de combustión interna (motores diesel y otto). Existen principalmente tres tipos: biodiesel, obtenido a partir de grasas, semillas oleaginosas o aceites usados. bioetanol, obtenido a partir de semillas, tallos o raíces ricos en azúcares y biooil, líquido alquitranado obtenido por tratamiento térmico. Cultivos energéticos: Cultivos agrícolas destinados a la producción de biocombustibles. IDI-01/2004 3

4 Introducción. Objetivos de la política de la UE sobre biocarburantes. Reducción de los gases de efecto invernadero (Kioto). Diversificación de las fuentes de energía, con los objetivos de: Aumentar la cuota de EE.RR. Reducir las importaciones de energía (más del 50%). Aumento del empleo directo e indirecto en zonas rurales (4 veces más). Bajar el precio del crudo, mediante la disminución del consumo. Buscar alternativas a los combustibles fósiles. IDI-01/2004 4

5 Introducción. Protocolo de Kioto. Reducir el 5,2% de las emisiones de seis gases de efecto invernadrero (GEI): CO2, CH4, N2O, HFC, PFC y SF6 en el período respecto a los valores de Entrada en vigor: 16 de febrero 2005 (ratificado por 166 países que suman un 55% de las emisiones globales de 1990 de GEI). El compromiso de reducción es diferente para cada país, según su desarrollo. - U.E.: 8% - EE.UU.: 7% - Japón: 6% - Rusia: mantener emisiones EE.UU., China e India no han ratificado el compromiso (mayores emisiones). España: Incremento de emisiones en un 15%. En la actualidad es el 52%. IDI-01/2004 5

6 Introducción. Política de la UE y España sobre biocombustibles. Directiva 2003/30/CE y RD 1700/2003: Fomentar el uso de biocarburantes en el transporte. Incremento de la cuota de mercado con el objetivo para el 2010 del 5,75%. Directiva 2003/30/CE y Ley 53/2002: Modificación de impuestos que afectan a los productos energéticos. Destasación de los biocarburantes del Impuesto Especial de Hidrocarburos, por un periodo de 10 años (2012). Real Decreto 6/2000: Ayudas por superficie de cultivos energéticos, exención de impuestos, etc. Estrategia de la UE sobre biocarburantes. IDI-01/2004 6

7 Introducción. Estrategia de la UE sobre biocarburantes. Estimular la demanda de biocarburantes: Empleo en vehículos públicos de mezclas de alto porcentaje (85-100%). Vigilar el carácter sostenible de los cultivos energéticos. Desarrollar la producción y la distribución: Programas que evalúen las oportunidades en el medio rural y permitan mejorar el mercado de distribución. Ampliar la oferta de materias primas (jartropha, higuereta, algas marinas, pataca, sorgo, materiales lignocelulósicos, etc.). Apoyo a los cultivos energéticos mediante la PAC, con un pago de 45 /ha con un límite de 1,5 millones de ha en la UE. (Reglamento (CE) 1782/2003 del Consejo). Apoyo a los países en desarrollo, en sus programas de desarrollo de biocombustibles. IDI-01/2004 7

8 Introducción. Libro verde sobre política energética de la UE. Revisión del régimen de ayudas a los cultivos energéticos, del régimen de retirada de tierras y del mercado de los biocarburantes. Incremento de las ayudas a los cultivos energéticos (33-75%). Incremento de la superficie destinada a la plantación de cultivos energéticos. Revisión de la Directiva 2003/30/CE para fomentar la utilización de biocarburantes en el transporte. Obligatoriedad de usar un porcentaje mínimo de biocarburantes (> 5,75%). Modificación norma EN14214 sobre calidad del diesel. Empleo de una gama mas amplia de aceites. Potenciar empleo de bioetanol. IDI-01/2004 8

9 Introducción. Principales materias primas y aplicaciones de la biomasa. Fuente: Julio Montes, ICA-ITT. (modificado)

10 Biocarburantes Líquidos: (Biodiesel) IDI-01/

11 Biodiesel. Definición. Ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena larga (preferentemente metílicos y etílicos), derivados de lípidos renovables tales como aceites vegetales o grasas animales. IDI-01/

12 Biodiesel. Aceites y grasas. Constituidos principalmente por glicéridos. Glicéridos: moléculas constituidas por la unión de ácidos grasos con una molécula de glicerol. Parámetro importante: Índice de acidez del aceite. IDI-01/

13 Biodiesel. Materias primas. Tradicionales: - Colza. - Girasol. - Soja. - Cacahuete. - Palma. - Coco. Novedosos: - Cardo. - Jartropha - Higuereta. - Biomasa lignocelulósica. IDI-01/

14 Biodiesel diesel. Materias primas. Necesario un bajo coste de la materia prima: Supone entre un 60 y 80% del coste final del Biodiesel. Búsqueda de nuevos cultivos de bajo coste de explotación y elevada productividad.

15 Biodiesel diesel. Plantaciones de Colza Semillas de Colza

16 Biodiesel diesel. Pipas de girasol Campos de girasol

17 Biodiesel diesel. Plantaciones de Soja Habas de Soja Semilla de Soja

18 Biodiesel diesel. Otras Materias primas. Jatropha 32-35% de aceite Palma 30-70% de aceite

19 Biodiesel diesel. Otras Materias primas. Cardo 25% de aceite Coco 42-53% de aceite

20 Biodiesel diesel. Otras Materias primas. Cacahuete 42-53% de aceite

21 Biocarburantes Líquidos: (Bioetanol) IDI-01/

22 Bioetanol etanol. Definición. Etanol producido a partir de biomasa o de la fracción biodegradable de los residuos, mediante fermentación de sus azúcares. Las materias vegetales pueden ser cereales, remolacha, caña de azúcar, pataca, lignocelulósicos, etc. IDI-01/

23 Bioetanol etanol. Azúcares de partida Monosacáridos fermentables: Glucosa y fructosa. Disacáridos: Sacarosa (Remolacha, Sorgo). Inulina (Pataca). Almidón (Maíz, trigo, yacón, etc.). Celulosa y hemicelulosa (Lignocelulósicos). Molécula de Inulina La inulina, almidón y hemicelulosa, no son fermentables directamente por levaduras tradicionales. Se necesita una hidrólisis ácida o enzimática previa. IDI-01/

24 Bioetanol etanol. Materias primas. Remolacha Maíz Tradicionales: - Remolacha. - Maíz. - Caña de azúcar. - Trigo. - Excedentes vínicos. Trigo Sorgo Yacón Novedosos: - Sorgo (Sorgum bicolor). - Pataca (Helianthus tuberosus). - Yuca. - Yacón (Smallanthus Sonchifolius). - Biomasa lignocelulósica. IDI-01/2004 Pataca 24

25 Bioetanol etanol. Materias primas. Necesario un bajo coste de la M.P.: Supone del 60 al 80% del coste final del Bioetanol. Búsqueda de cultivos rústicos de bajo coste de explotación y elevada productividad. Necesidad de suministro constante, en base a la cual se realizarán los cálculos de amortizaciones. Posibilidad de obtención de bioetanol a partir de residuos forestales y lignocelulósicos. -Problemas de dispersión de la materia prima. -Variación anual de la cantidad de materia prima producida. -Bajo coste en la actualidad, pero variable en función de la demanda. -Viable para maximizar el aprovechamiento de los cultivos energéticos.

26 Bioetanol etanol. Materias primas. Materias primas. Selección de cultivos energéticos. Cultivo Producción Litros Transf. Etanol kg/ha kg/l etanol L / ha Trigo ,6 607 Maíz ,8 857 Remolacha (fresco) 12, Uva ,0 453 Pataca (fresco) 12, Sorgo (m.s.) 4, El sorgo o la pataca tiene elevada producción de bioetanol y elevada producción de biomasa adicional. Sirve para generar energía calorífica (reducción de costes de producción), que es una ventaja frente a otros cultivos como la remolacha o el trigo.

27 Bioetanol etanol. Descripción n de materiasm primas. Pataca (Helianthus Tuberosus L.) -Azúcar: Inulina, fructooligosacárido de cadena larga (cadena lineal de fructosas unida a una glucosa terminal) de grado de polimerización variable de 2 a 60. -Parte aérea utilizable como biomasa: hasta 3 m de altura. Producción de 12 a 14 t/ha para generación de calor y electricidad. - Tubérculos aprovechables como fuente de azúcares con un porcentaje de inulina entre 14 y 18% en función de la variedad. -Rendimientos: a kg/ha. -Cultivo muy rústico con bajos costes de tratamiento, resistente a plagas y enfermedades.

28 Bioetanol etanol. Campos de pataca Tubérculos de pataca Flor de pataca

29 Bioetanol etanol. Descripción n de materiasm primas. Sorgo Dulce (Sorghum Bicolor) -Planta tropical de ciclo más largo que el sorgo granero. -Elevada productividad en condiciones adecuadas (humedad y temperatura), como el clima mediterráneo con riegos en verano. -Elevada concentración de azúcares solubles en el tallo (más del 40% del peso seco) en forma de sacarosa (25-30% b/s de tallo), glucosa y fructosa. -Rendimientos en España de 18 a 27 t de materia seca/ha, que equivale a L/ha de bioetanol. -Uso del bagazo para producción de calor y electricidad en el proceso de fabricación del etanol.

30 Campos de sorgo Tallos de sorgo dulce

31 Biomasa sólidas lida: (Pelets) IDI-01/

32 PELETS Introducción Biocombustible cilíndrico estandarizado. Características físicas: - Diámetro: < 2,5 cm - Longitud: pocos cm (doble del diámetro) - Densidad real: kg/m 3 - Densidad aparente: 650 kg/m 3 Poder Calorífico: PCI ~ kj/kg ( kcal/kg). Carácter granular: Fácil manejabilidad y manipulación. Uso doméstico e industrial: Permite una alimentación automática.

33 PELETS IDI-01/2004

34 PELETS Producción en España: Galicia. Castilla la Mancha: 2 plantas. Navarra: Productor de pienso animal que eventualmente vende en el mercado energético.

35 PELETS Pretratamiento y densificación n de residuos CRTIF tiene una planta piloto de peletizado (200 kg/h) que permite realizar pruebas y estudiar el comportamiento de mezclas. Se realizan estudios de mercado y de transferencia tecnológica de fabricación y utilización de pelets de biomasa, para analizar las posibilidades de introducción en el mercado español.

36 PELETS Pretratamiento y densificación n de residuos Ensayos de peletizado en planta piloto de 200 kg/h de capacidad. El objetivo es determinar las características físico-químicas de los pelets y realizar ensayos en distintas condiciones de operación, con diferentes mezclas de residuos para la obtención de pelets que cumplan las normativas europeas de calidad.

37 PELETS El proceso de peletizado es el siguiente:

38 Pelets.. Estandarización CEN/TS 14961: Certificación europea para biocombustibles sólidos. Anexo 2: Especificaciones y propiedades para los pelets.

39 Tecnología a de producción n de pelets MATRIZ ANULAR Mayor capacidad de producción.

40 Tecnología a de producción n de pelets MATRIZ PLANA Mayor presión n sobre la matriz. Mejores características. Mayor estabilidad y resistencia frente a la presión n ejercida por los rodillos.

41 Equipos comerciales en la U.E. CALDERAS DE BIOMASA Y PELETS

42 Equipos comerciales en la U.E. DIVERSOS SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN

43 Gracias por la atención. Fundación CARTIF Parque Tecnológico de Boecillo, Parcela Bocecillo (Valladolid) España Tel. (34) IDI-01/