Biocombustibles Por: Ing. M. Sc. Rodolfo Morales Muñoz Panamá, 22 de octubre de 2015

Transcripción

1 Biocombustibles Por: Ing. M. Sc. Rodolfo Morales Muñoz Panamá, 22 de octubre de 2015

2 OBJETIVO Sensibilizar al auditorio con la importancia de los biocombustibles como una alternativa para sustituir parcialmente los combustibles fósiles.

3 Que son los biocombustibles? Cada cosa que quemamos o que hemos quemado alguna vez, originalmente fue un organismo vivo. Ya sea que comenzó como una planta, tomando energía del sol y extrallendo CO 2 de la atmósfera para guardar aquella energía. También pudo ser un animal que se comió esa planta. Todo combustible orgánico es biocombustible. Sin embargo el nombre de biocombustible se reserva a la materia que recientemente fue un organismo vivo para distinguirla del combustible fósil. Según la materia prima y la tecnología usada se calsifican en biocombustibles de 1era, 2da, 3era y 4ta generación.

4 Surgimiento de los biocombustibles a través del tiempo TIPO DE BIOCOMBUSTIBLE Leña y aceite de oliva Desde la antigüedad EPOCA EN QUE SE USÓ Aceite de ballena ( ) Gas de alumbrado Se comenzó a usaren Etanol Desde la invención del motor Otto en Aceite de maní Desde la invención del motor Diésel en Etanol a partir de cañamo Con la creación del motor Ford Modelo Ten Mezcla gasolina-alcohol Desde la Primera Guerra Mundial Gasolina sintética Con la invención del proceso Fisher-Tropsch

5 Los biocombustibles han tenido auge durante las crisis del petróleo. Año Evento 1973 El embargo petrolero hecho por la Organización de Países Exportadores de Petróleo (OPEP), impulsó el desarrollo de los biocombustibles como lo fue el programa brasileño del etanol La revolución iraní La Guerra del Golfo Pérsico Las Guerras de Afganistán e Irak.

6 Los principales problemas del uso de combustibles fósiles El agotamiento de las reservas naturales. El calentamiento global y cambio del clima. Las reservas de petróleo estan en manos de pocos centros de decisión.

7 El agotamiento de los combustibles fósiles En 1957, el geofísico Marion King Hubbert propuso su teoría de que la producción de un pozo de petróleo pasa por un máximo de acuerdo a una curva gaussiana y luego decae la producción. Extrapolando el comportamiento de un pozo a todas las reservas del mundo, éstas pasarían por un máximo y luego se agotarían. El petróleo es un recurso finito. Esto es válido para el carbon, gas y otros tipos de mina.

8 Las reservas mundiales de petróleo son de 1,137 trillones de barriles y pueden durar 41 años. Punto medio Mundial Producción mundial de petróleo según Campbell Tomado de:

9 El Calentamiento Global Medidas recientes indican que la Tierra está absorbiendo / W/m 2 más que la que emite al espacio (Hansen et al, 2005) Este aumento, asociado con el calentamiento global, se cree que sea debido al aumento de los gases de invernadero en la atmósfera.

10 Gases con efecto de invernadero Los gases con efecto de Origen invernadero Retención de calor y efecto de invernadero con respecto al CO2 Vapor de agua Natural Dióxido de carbono Natural Metano Natural 23 veces mayor que el CO2 Óxido nitroso Natural 310 veces mayor que el CO2 Clorofluorocarbonos No natural veces mayor (CFC), que el CO2. perfluorocarbono (PFC) y Hexafloruro de azufre.

11 El protocolo de Kyoto Es un acuerdo internacional que tiene como objetivo reducir la concentración de gases con efecto de invernadero que producen el calentamiento global y el cambio del clima. Reducir las emisiones en el periodo en un 5% respecto a las emisiones de La mayor parte de los paises de Europa están cumpliendo con el protocolo de Kyoto.

12 Posición de los diversos países en 2011 respecto del Protocolo de Kioto.1 Firmado y ratificado (Anexo I y II). Firmado y ratificado. Firmado pero con ratificación rechazada. Abandonó. No posiciona Tomado de:

13 Desarrollo de los biocombustibles Los combustibles de primera generación son aquellos hechos a partir de materias primas que son usadas también como alimentos. Ejemplo: alcohol de caña, de maíz, papa. Biodiesel de aceite de soya, colza, palma. Los biocombustibles de segunda generación son elaborados a partir de materias primas que no son alimentos para animales como por ejemplo: el biodiesel hecho con aceite de Jatropha curcas, el etanol lignocelulósico. Los biocombustibles de tercera generación son aquellos producidos a partir de algas. Los biocombustibles de cuarta generación son aquellos producidos a partir materias primas obtenidas con plantas genticamente modificadas.

14 Tipos de biocombustibles Los biocombustibles más importantes son: El biogás que se obtiene a travéz de la fermentación de materia orgánica con bactérias metanogénicas El etanol que se obtiene por fermentación de carbohidratos simples de seis y cinco carbonos. El biodiesel que se obtiene por esterificación, transesterificación o hidrotratamiento de aceites y grasas.

15 El biogás es un gas combustible que se genera en medios naturales (pantanos) o en dispositivos específicos (biodigestor), por reacciones de biodegradación de la materia orgánica, mediante la acción de microorganismos en forma anaeróbica. Los residuos de la producción de biogás son efluentes que sirven para el acondicionamiento de suelo o abono. BIOGÁS

16 Etanol La producción mundial de etanol es de primera generación y está sustentada en las siguientes manterias primas: Caña de azúcar Maíz Sorgo

17 Producción mundial de etanol Fuente: 3tres3.com

18 Etanol lignocelulósico Es el etanol produccido a partir de los carbohidratos estructurales de las células vegetales. La materia lignocelulósica se somete a un pretratamiento para degradar la lignina que protege las fibras de celulosas. Después del pretratamiento las fibras de celulosa se hidrolizan con un ácido o con enzímas. El hidrolizado lignocelulósico se detoxifica, y luego se fermenta con levaduras para producir el etanol.

19 PRETRATAMIENTOS Explosión con vapor. Organosolv. Autohidrólisis. AFEX. Biológico. Químico alcalino. Químico ácido. INHIBIDORES DE LA FERMENTACIÓN Ácido acético. Furfural. Hidroximetilfurfural. Compuesto fenólicos. Ácidos orgánicos.

20 ETANOL A PARTIR DE PAJA DE ARROZ Fig. 2. Producción de etanol en función del tiempo por Sacarificación y Fermentación Simultánea de la fracción sólida de la paja de arroz después del pretratamiento WEx, usando Saccharomyces cerevisiae.

21 DISPONIBILIDAD DE RASTROJO DE MAÍZ EN PROVINCIAS CENTRALES DE PANAMÁ No echa ganado 6% Si hace pacas 8% Si alquila la parcela 32% No participaría como soc 37% No vendería el rastrojo 47% Si vendería el rastrojo 53% Si participaría como socio 63% No alquila la parcela 68% No hace pacas 92% Si echa ganado 94% Fig. 1. Frecuencia relativa de uso del rastrojo de maíz DISPONIBILIDAD DE RASTROJO DE ARROZ EN PROVINCIAS CENTRALES DE PANAMÁ. Si hace pacas Si alquila la parcela No echa ganado No vendería la paja de arroz No participaría como socio Si participaría como socio Si vendería la paja Si echa ganado No alquila la parcela No hace pacas 12% 18% 23% 40% 43% 57% 60% 77% 82% 88% Fig.2. Frecuencia relativa del uso del rastrojo de arroz

22 Experiencia del bioetanol carburante en Panamá. PERIODO MEZCLA ETANOL/GASOLIN A NECESIDADES DE ETANOL (Millones de litros) Septiembre 2013 a marzo de 2014 en parte del país. 5% 16 Abril de 2014 a abril de 2015 en todo el país 7% 40 En % 80 Fuente: lainformación.com

23 El biodiesel La mezcla de esteres mono alquílicos de ácidos grasos conocida como biodiesel, se puede producir por esterificación y transesterificación de grasas y aceites vegetales o animales. Lo alcoholes más utilizados son el metanol y el etanol. La tecnología más difundida utiliza la transesterificación de grasas con metanol

24 Producción de biodiesel en laboratorio y planta piloto Experiencia en IDIAP Experiencia en México con el Proyecto Mesoamérica

25 Producción mundial de biodiesel Fuente: 3tres3.com

26 Una década de producción mundial de biocombustibles Biocombustible Producción 2004 Finales 2013 Etanol Billones de litros Biodiesel Billones de litros Total Billones de litros Fuente: REN21

27 Una década de desarrollo de políticas sobre energías renovables Política Países con objetivos de políticas Países con políticas feed-in Países con políticas sobre cuotas de producción de energía renovable (RPS/quota) Países con mandatos de biocombustibles Fuente: REN21

28 Mercado de los biocombustibles Si se busca reemplazar los combustibles fósiles en un 20 % con biocombustibles. Se necesitaría producir el 20% de nuestras necesidades de combustibles fósiles por biocombustibles.

29 La importancia de las decisiones y compromisos políticos Las políticas energéticas de los gobiernos han motivado a los inversionistas y productores de biocombustibles para que participen y aumenten la producción. Ejemplos: En EE. UU., la ley de política energética de 2005, dió encentivos de impuestos y garantías de préstamos para la producción energética de varios tipos. Como resultado la producción de biocombustible aumento 16 % en el periodo En Panamá tenemos la ley 42 del 20 de abril de 2011

30 El futuro de la producción de los biocombustible en Panamá El futuro de la producción de biocombustibles está en manos de los que hacen las políticas en consulta con los inversionistas y la participación de las instituciones que fomentan el desarrollo de la ciencia y la tecnología. Para impulsar el desarrollo de los biocombustibles se necesita invertir más en investigación y desarrollo en los Sectores Agropecuario y Agroindustrial que son los productores de la Agroenergía.

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