APORTACIÓN DE LA BIOMASA AL DESARROLLO DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES DESARROLLOS EN TECNOLOGÍA Y APLICACIONES INDUSTRIALES DE BIOCOMBUSTIBLES LÍQUIDOS Mercedes Ballesteros Perdices Departamento de Energías Renovables CIEMAT Madrid, 12 de diciembre de 2002
INTRODUCCIÓN La Unión Europea consume cada vez más energía, al mismo tiempo que aumenta su dependencia energética. Hoy importa el 50% de sus necesidades y, según las previsiones que se recogen en el Libro Verde de seguridad del abastecimiento energético 1, en el año 2030 se acercará al 70%, con una dependencia aún más marcada de los hidrocarburos. El transporte constituye la gran incógnita energética del futuro. Este sector registra un importante crecimiento de la demanda de energía. Entre 1985 y 1998, pasó de 203 millones a 298 millones de tep (toneladas equivalentes de petróleo), mientras que el número de vehículos, particulares y utilitarios, aumentó de 132 a 189 millones; y se prevé que en el próximo decenio seguirá creciendo en torno a un 2% anual. El peso creciente del sector del transporte en la demanda de energía, y su alta dependencia del petróleo, hacen necesario emprender acciones para mejorar la eficiencia y desarrollar nuevas alternativas energéticas. La política energética de la Unión Europea ha definido objetivos claros para reducir la alta dependencia energética de los productos petrolíferos, y aumentar la seguridad del suministro de un combustible sostenible en el sector del transporte. Además, la política europea sobre medio ambiente demanda combustibles limpios que reduzcan los riesgos ambientales. Los biocombustibles líquidos están en una buena posición para contribuir a alcanzar estas metas como se expresa por el objetivo que ha establecido la Unión Europea, en su Libro Blanco 2 de sustituir para el año 2010 un 6% del consumo total en el sector del transporte por estos biocombustibles. El término biocombustible engloba a todos aquellos combustibles derivados de la biomasa vegetal. Se trata, por tanto, de combustibles de origen vegetal que tienen características parecidas a las de los combustibles fósiles, lo que permite su utilización en motores sin tener que efectuar modificaciones importantes. Además no contienen azufre, uno de los principales causantes de la lluvia ácida, ni contribuyen a aumentar la cantidad de CO 2 emitido a la atmósfera. Por otra parte, la producción de biocombustibles supone una alternativa interesante para aquellas tierras agrícolas que, como resultado de la limitación de la superficie dedicada a los diversos cultivos herbáceos extensivos que 1 Comisión Europea. (2201). En: Libro Verde: Hacia una estrategia europea de seguridad del abastecimiento energético. Luxemburgo: Oficina de Publicaciones Oficiales de las Comunidades Europeas. 109 pp. 2 Energía para el Futuro: Fuentes de Energías renovables. Libro Blanco para una Estrategia y un Plan de Acción Comunitarios (1977). Bruselas COM 599 final.
establece la Reforma de la Política Agraria Común (PAC), quedan abandonadas, contribuyendo de forma eficaz a la generación de empleo en los sectores de la agricultura, industria y servicios, fundamentalmente en el área rural. APLICACIONES DE LOS BIOCOMBUSTIBLES LÍQUIDOS Los biocombustibles derivados de biomasa pueden utilizarse en el sector del transporte de diferentes maneras: 1. los aceites vegetales (bioaceites), obtenidos a partir de cultivos de semillas oleaginosas, como la colza, la soja y el girasol encuentran su aplicación en motores Diesel, sustituyendo al gasóleo de automoción o mezclados con él. Pueden ser utilizados en forma de aceite sin refinar o modificarlos, mediante un proceso químico (transesterificación), para obtener esteres metílicos o etílicos (biodiesel). 2. los azúcares contenidos en la remolacha, los cereales y otros cultivos pueden transformarse en etanol mediante un proceso de fermentación. El bioetanol puede ser utilizado como único combustible, en mezclas con la gasolina o como un componente de la gasolina después de ser convertido en 5-etil-ter-butil-eter (ETBE). El etil-ter-butil-eter (ETBE), derivado del etanol, puede sustituir al aditivo metil-ter-butil-eter (MTBE) que actualmente se está utilizando como producto oxigenado sustitutivo del tetraetilo de plomo para mejorar el índice de octano de la gasolina. 3. a partir de determinados materiales orgánicos residuales pueden obtenerse combustibles para utilizar en el sector del transporte: los aceites vegetales usados pueden transformarse en biodiesel, los residuos ganaderos y los urbanos en biogas y los residuos agrícolas y forestales en etanol en bioetanol. 4. los progresos tecnológicos indican que a medio plazo podrán obtenerse otros combustibles líquidos y gaseosos a partir de biomasa mediante procesos termoquímicos como el biometileter, biometanol, aceites de pirólisis e hidrógeno.
5. No obstante, para que los biocombustibles de origen agrícola sean una alternativa energética real se necesita que estos productos, no sólo presenten características equivalentes a los de procedencia fósil, sino también que en el conjunto de los procesos de obtención se consigan balances energéticos positivos y que lleguen al mercado a un coste similar al de los productos derivados del petróleo a los que sustituyen. El principal inconveniente con el que se enfrenta la comercialización de los biocombustibles en el sector de transporte es el alto coste de fabricación. Basado en los niveles de precio actuales para el petróleo (approx. 30 /barril) se calcula el coste adicional del litro de biocombustible en 0.3. Por ello, en la actualidad su utilización sólo es viable si se aplican, al menos hasta que se creen las condiciones propicias para la inversión, sistemas de ayudas, como las de tipo fiscal, que reducen el tipo de impuesto especial aplicable a los biocombustibles de origen agrícola y que ya se aplican en Estados Unidos y Brasil. En Europa acaba de aprobarse una Directiva en el que se permite establecer reducciones fiscales para los biocombustibles líquidos Sin embargo, además de estas medidas, tendentes a favorecer la utilización de biocombustibles de origen agrícola, se deben reducir los costes de producción para mejorar la competitividad de los biocombustibles frente a los combustibles derivados del petróleo. Para ello se deben reducir los costes de las materias primas, ya que estas suponen el 60-70% del coste final del etanol, introducir mejoras en los cultivos y determinar los cultivos más rentables y adecuados su producción. Hay que tener en cuenta que muchas de las materias primas para la producción de biocombustibles líquidos renovables tienen sus precios ligados al mercado alimentario y no están directamente relacionados con el mercado de los combustibles de automoción. Es necesario desarrollar nuevos cultivos, distintos a los alimentarios, y considerar la biomasa secundaria y los residuos orgánicos como recursos complementarios para la producción de biocombustibles. En el caso del biodiesel, los aceites vegetales usados y las grasas animales podrían suponer unas fuentes de materias primas muy interesantes debido a su carácter residual. Para la producción de bioetanol, la utilización de biomasa lignocelulósica (cultivos energéticos, residuos agrícolas y forestales, papel reciclado, etc.) es,
debido a su disponibilidad y precio, la opción más prometedora para reducir el coste final del combustible. LOS BIOCOMBUSTIBLES DE AUTOMOCIÓN EN EUROPA En el año 2000 los biocombustibles sólo supusieron el 0,3% (unas 700.000 toneladas) del consumo del diesel y la gasolina en la Unión Europea. La situación en Europa en cuanto al desarrollo de los biocarburantes varía enormemente. Solo seis países tienen alguna contribución real al total de producción europea de estos productos (ver figura), y queda un largo camino que recorrer hasta alcanzar el objetivo europeo del 6% de sustitución en el año 2010. 350 300 Miles toneladas 250 200 150 100 50 0 Austria Francia Alemania Italia España Suecia La Unión Europea tiene un importante potencial de utilización de biocombustibles para el transporte. Considerando que el sector del transporte crecerá un 2% anual, el consumo de gasolina y gasoil que se prevé en la Unión Europea en el año 2010 estaría en torno a los 300 millones de tep. La sustitución de un 6% de este consumo por biocombustibles, supondría la producción de 18 millones de tep. Las tierras agrícolas que pueden dedicarse a la producción de cereales, oleaginosas y proteaginosas en la UE son aproximadamente 54 millones de hectáreas, de las que en la campaña 2001/2002 se quedaron en retirada obligatoria 4 millones de hectáreas y 1,6 millones más de retirada
voluntaria. Esta superficie sería suficiente para suministrar los 18 millones de tep necesarios para alcanzar el objetivo del 6% de sustitución. No obstante no toda la producción de biocombustibles debe estar ligada directamente a la superficie agrícola. Además de la biomasa primaria, la biomasa secundaria (de origen animal) o los residuos tienen que considerarse como una fuente importante de materia prima para la producción de biocombustibles. Por ejemplo, en Europa se consumen anualmente 17 millones de toneladas (con una tase de aumento del 2% anual), de las que el 75% son aceites vegetales. Se estima que podrían reciclarse alrededor de 3 millones de toneladas que podrían utilizarse como materia prima para la producción de biodiesel. En el caso del bioetanol, la utilización de materiales con alto contenido en celulosa, bien como cultivos específicos o generados como residuos en los procesos productivos de los sectores agrícola, forestal e industrial; es la opción más prometedora para reducir los costes de producción de este biocombustible. Como reflexión final debe resaltarse que los biocombustibles líquidos suponen un instrumento clave dentro de la estrategia de desarrollo sostenible de la Unión Europea. En este contexto, las emisiones de CO 2, la seguridad en el abastecimiento y la utilización de materias primas renovables y autóctonas son los motores principales que están impulsando el desarrollo de un mercado de biocombustibles en Europa. El que se consigan o no estos objetivos dependerán de las políticas agrícolas, de los precios que las materias primas alcancen en el mercado y de las políticas fiscales que se establezcan.