Segundo Seminario de Divulgación Ventajas y Desventajas de las Energías Alternativas: El Caso de los Biocombustibles BIOCOMBUSTIBLES LIGNOCELULÓSICOS: ESTADO DEL ARTE UNIDAD CUAJIMALPA Dr. Rodolfo Quintero Ramírez México, D. F. Junio 19, 2009
Cuáles son los biocombustibles lignocelulósicos? Estado de desarrollo de la tecnología de producción de etanol celulósico. Impacto ambiental y energético.
BIOMASA Combustión directa Conversión calor Conversión biológica Conversión físico química Corba Gas de síntesis Aceite de pirólisis Biogas Etanol FAME Biodiesel Combustible liquido sintético Combustión / quemado
Composición ió de la biomasa Celulosa (glucosa) 44% Hemicelulosa (xilosa) 30% Celulosa (glucosa) 44% Lignina (fenólicos) 26%
Composición de diversos recursos lignocelulósicos (porcentaje) Fuente Celulosa Hemicelulosa Lignina Paja de cebada 40-4444 28-30 20-2222 Madera 44-50 20-26 17-30 Bagazo de caña 50 20 30 Olote de maíz 36 23 17 Paja de trigo 33 25 23 Paja de arroz 34 25 23
CO 2 Etanol Hidrólisis Residuos agroindustriales Bagazo de caña Fermentación En México a partir del bagazo de caña potencialmente se pueden producir, con tecnologías sustentables, más de 7 millones de litros de etanol carburante por día, usando biotecnologías que permiten reciclar el CO 2 producido en su combustión.
Etanol y sus generaciones Caña de azúcar Azúcar Fermentación Primera generación Segunda generación Mí Maíz Lignocelulosa: bagazo, paja, rastrojo, olote, recursos forestales Almidón Hidrólisis Fermentación D E S T I L A C I O N Etanol Pretratamiento Hidrólisis Fermentación Co productos
Proyección de la producción de biocombustibles en Estados Unidos al 2022
Esquema para obtención de bioetanol de primera y segundageneración generación
La celulosa está ocluida por otros polímeros Hemicelulosa+ Lignina Celulosa
Representación esquemática del efecto de los pretratamientos
Hidrólisis de celulosa por celulasas Celulosa
Esquema de la ingeniería metabólica utilizada para la obtención de cepas productoras de etanol capaces de utilizar indistintamente glucosa y xilosa Glucosa Xilosa G6P 6PG F6P R5P G3P E4P Piruvato Acetaldehido + CO 2 Etanol
Procesamiento de lignocelulosa para la producciónde de etanol Pre-tratamiento: - Acido - Alcalino Organismos capaces de fermentar - Solvente - Mecánico C5 C6 C5/C6 Biomasa: - Residuos agroindustriales - Cultivos energéticos - Desechos sólidos Hidrólisis enzimática de la celulosa Fermentación Recuperación del producto Utilización de Etanol lignina
Estado de avance de la producción industrial de etanol celulósico en Estados Unidos (febrero 19, 2009) Compañía Localización Capacidad * Materia prima Plantas piloto en operación AE Biofuels Montana 0.15 Maíz, rastrojo de maíz KL Energy Corp. Wyoming 1.5 Madera Poet S. Dakota 0.02 Olote de maíz Verenium Louisiana 1.4 Bagazo de caña Plantas de escala comercial en diseño y/o construcción Abengoa Bioenergy Kansas 30 Biomasa BluFire Mecca Llc California 17 Desecho agrícola Colusa Biomass California i 12.5 Cáscara de arroz Gulf Coast Energy Florida 25 Biomasa (madera) Mascoma Corp. Michigan 40 Biomasa (madera) Poet Iowa 25 Olote de maíz Range Fuels Georgia 20 Biomasa (madera)
Compañía Localización Capacidad * Materia prima US Envirofuels LLC Florida 20 Sorgo, caña de azúcar Verenium BP Florida 36 Caña energética, sorgo Plantas piloto comerciales en diseño y/o construcción Abengoa Nebraska 10 Rastrojo de maíz BlueFire California 3.2 Desecho agrícola Citrus Energy Llc Florida 4 Desecho de cítricos Clemson University Carolina del Sur 10 Desperdicio de madera, algas Coskata Pennsylvania 0.04 Biomasa (madera), desechos Dupont Danisco Tennessee 0.25 Switchgrass (pasto) Ecofin Llc Kentucky 1 Olote de maíz Fulcrum Nevada 10.5 Desecho municipal GulfCoast Energy Alabama 0.4 Desecho de madera Flambeau River Wisconsin 6 Madera, desecho de papel ICM Inc. Missouri 1.5 Switchgrass (pasto), sorgo KL Energy Corp. Colorado 5 Pellets de madera
Compañía Localización Capacidad * Materia prima Liberty Industries Florida 7 Desecho forestal NewPage Wisconsin 55 5.5 Biomasa (madera) Pacific Ethanol Oregon 2.7 Paja de trigo, álamo PureVision Colorado 2 Rastrojo de maíz RSE Pulp & Chem Maine 2.2 Biomasa (madera) SunOpta Minnesota 10 Olote de maíz, desechos University of Florida Florida 2 Bagazo West Biofuels California 0.18 Desperdicios de madera * Millones de galones por año
Análisis del ciclo de vida para los balances de gases de efecto invernadero
Reducciones en las emisiones de gases de efecto invernadero de determinados biocombustibles en comparación con los combustibles fósiles
Balances de energía fósil estimados para diferentes combustibles y materias primas de origen agrícola * las proporciones de los biocombustibles celulósicos son teóricas
Rango de estimaciones para reducciones de gases de efecto invernadero de biocombustibles comparadas con la gasolina y el diesel petrolero
Relaciones energéticas de combustible (FER) para diferentes biocombustibles
Desplazamiento de GEI por biocombustible, reportados
Emisiones de GEI para producción de etanol utilizando diferentes e fuentes de energía e ga