evolucion retrospectiva de los combustibles alternativos
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Evolucion Retrospectiva de Los Combustibles AlternativosTRANSCRIPT
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Evolucin retrospectiva
de los combustibles
alternativosPrimera a cuarta generacin
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NDICE
Introduccin
Materias primas
Tecnologa
Impacto ambiental
Costes
Conclusiones
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INTRODUCCIN
Aumento demanda mundial
Preocupaciones medioambientales
Fuentes Energas alternativas
(biocombustibles)
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INTRODUCCIN
Generacin Ventajas Inconvenientes
Primera Ahorro GEI.
Tecnologa de conversin
simple y de bajo coste.
Bajo Rendimiento.
Crisis alimentaria por el uso
del terreno.
Segunda Utiliza residuos como
material de alimentacin.
No hay competencia con el
sector alimenticio.
Elevado coste del
pretratamiento de la materia
lignocelulsica.
Tercera Fcil de cultivar.
Mayor tasa de crecimiento.
No hay competencia.
Versatilidad (agua de mar,
residuales).
Mayor consumo energtico
para el cultivo.
Bajo contenido en lpidos.
Contaminacin (estanque
abierto).
Cuarta Alto rendimiento con alta
cantidad de lpidos.
Mayor captura CO2.
Tasa de produccin alta
Alto coste del
fotobiorreactor.
Poco avanzado
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La investigacin en biocombustibles se ha visto incrementada de forma
exponencial durante los ltimos 20 aos, yendo esta investigacin desde la
produccin de biodiesel a partir de semillas de aceites combustibles o no,
hasta las algas.
INTRODUCCIN
Biocombustibles Primera Generacin
Biocombustibles Segunda Generacin
Biocombustibles Tercera Generacin
Biocombustibles Cuarta Generacin
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MATERIA PRIMA EN LAS DIFERENTES
GENERACIONES DE BIOCOMBUSTIBLES
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COMBUSTIBLES DE PRIMERA GENERACION
Principales materias primas:
Semillas oleaginosas.
Caa de azcar.
Cereal.
Alimentos de origen animal.
80% de la produccin actual proviene del maz y de la caa de azcar.
Investigaciones:
Aumento del rendimiento si se recoge el material tras 300-325 das tras su siembra.
Disminucin de las emisiones de CO, partculas y humos de escape.
Usabilidad de aceites en motores.
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COMBUSTIBLES DE SEGUNDA
GENERACION
Principales materias primas:
Residuos forestales.
Residuos agrcolas.
Residuos de la industria maderera.
Parte orgnica de RSU.
Investigaciones:
Produccin de etanol a partir de la hemicelulosa de estos residuos.
Residuos agrcolas se puede acoplar para produccin de biogs.
Modificacin gentica
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COMBUSTIBLES DE TERCERA Y CUARTA
GENERACION
Principales materias primas:
Algas.
Ofrecen mayor tasa de crecimiento respecto a cualquier especie terrestre.
Posibilidad de crecer en aguas residuales Menor demanda de agua dulce.
Investigaciones:
Combinacin de especies de algas con los objetivos de:
Aumentar contenido en lpidos.
Conseguir mejores condiciones de crecimiento.
Anabolismo y catabolismo de los lpidos Modificacin de enzimas
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TECNOLOGA UTILIZADA EN LAS DIFERENTES
GENERACIONES DE BIOCOMBUSTIBLES
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BIOCOMBUSTIBLE DE PRIMERA
GENERACINSoja / Palma
Cosecha
Extraccin
Transesterificacin
Destilacin
Biodisel
Maz / Caa de Azcar
Cosecha
Molienda y Trituracin
Licuefaccin
Sacarificacin
Fermentacin
Destilacin y recuperacin
Bioetanol
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BIOCOMBUSTIBLE DE SEGUNDA
GENERACIN (proceso Bioqumico)
Molienda
Pretratamiento
Lignina, Celulosa y Hemicelulosa
Lignina Slida
Fermentacin
Destilacin
Azucares simples lquidos
Combustin
Biogs
Etanol / Butanol
Materia Prima
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BIOCOMBUSTIBLE DE SEGUNDA
GENERACIN (proceso termoqumico)
Molienda
Gasificacin
Gas de Sntesis, inorgnico
Filtracin
Craqueo
Secado
Compresin
Gas de Sntesis
Reaccin Fisher Tropsh
Cadenas de Carbono
Hidrocraqueo
Biodisel / Combustible de
aviacin
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BIOCOMBUSTIBLE DE TERCERA
GENERACIN
Cosecha
Proceso Bioqumico
Etanol
Extraccin Aceite
Gas de Sntesis Bioenerga
Proceso Termoqumico
Transesterificacin
Destilacin
Algas Cultivadas
Biodisel
Digestin Anaerobia
Biometano Biobutano
Biodisel / Combustible de
aviacin
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BIOCOMBUSTIBLE DE CUARTA
GENERACIN
Cosecha
Proceso Bioqumico
Etanol
Extraccin Aceite
Gas de Sntesis Bioenerga
Proceso Termoqumico
Transesterificacin
Destilacin
Algas Modificadas Cultivadas
Biodisel
Digestin Anaerobia
Biometano Biobutano
Biodisel / Combustible de
aviacin
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IMPACTO AMBIENTAL DE LOS BIOCOMBUSTIBLES
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IMPACTO AMBIENTAL
Los gases principales de efecto (GEI) invernadero que se estudian son CO, CH, NO, dixido de carbono, metano y xido nitroso respectivamente. Estos gases son convertidos en CO equivalente para el estudio.
Para combustibles fsiles la emisin neta de GEI est incluida desde la
extraccin en minera, el transporte , la conversin al portador de energa
primaria , distribucin y el uso final.
Para biocarburantes la emisin de GEI los podemos observar en el siguiente
grfico que incluye desde el cultivo, transporte a industria, transformacin
hasta transporte a servidores.
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GEI PRODUCIDOS POR BIOCARBURANTES
Transporte a Industria
Transformacin
Transporte a servidores
Consumo
Cultivo
Cultivo. GEI producidos en el proceso de obtencin de semillas, riego,
crecimiento, corte, uso de
fertilizantes Transporte a Industria. GEI producidos
desde su cosecha hasta el transporte a
fbrica donde ser transformado en
biocarburante.
Transformacin. GEI producidos en la energa consumida para la
transformacin de la materia prima en
biocarburante.
Transporte a servidores. GEI producidos en el transporte del biocarburamte
final a los servidores.
Consumo. GEI producidos en el consumo. Tras este se liberan los gases
que fueron absorbidos durante el
cultivo.
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GEI EN EL EFECTO DE CAMBIO DEL SUELO
Cambio de suelo Directo: El cambio directo de la tierra se produce cuando los
cultivos energticos se cultivan en tierras que antes no se utilizaba para
tierras con fines en agricultura o ganadera. Ello incluye bosques, praderas
Cambio de suelo Indirecto: Cuando la produccin de cultivos energticos
desplaza la actividad anterior de tierras con fines de cultivo.
El utilizar tierras de barbecho reducira hasta un 60% la emisin de GEI como
por ejemplo en la produccin de biodiesel de palma.
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CICLO DE VIDA
-Motores de mezcla gasolina y etanol
-Gasolina
-Motores bioetanol
-E85
PRODUCCION DE GEI
57%-65%
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ANLISIS DE CICLO DE VIDA
0
20
40
60
80
100
120
Combustiblesfuel
Biodiesel deaceite de
soja
Biodiesel depalma
Etanol detrigo
Etanol decaa deazcar
Etanol demaz
Etanol derastrojo de
maz
Biodiesel dealgas
CICLO DE VIDA DE DIFERENTES BIOCARBURANTESEmisiones GHG (greenhouse gas) (gCO eq/MJ)
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OTRAS PREOCUPACIONES AMBIENTALES
AGUA: Se trata de utilizar agua de mar o agua residual para el cultivo de las
materias primas para biocarburantes en lugar de agua dulce. En el agua de
mar y residual es complicado cultivar, a no ser que se trate de algas (cultivos
de tercera y cuarta generacin).
NUTRIENTES: Uso de sulfatos durante los cultivos de las materias primas.
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PRODUCCIN DE ENERGA NETA DEL
BIOCOMBUSTIBLE. El factor mas importante que se debe comprobar para comprobar la viabilidad
econmica de un biocombustible es: Energa producida/Energa consumida
Tipo de biocombustible NER (Ep/Ec) Modelo usado para calculo
Fuel 5,26 GREET
Biodiesel de canola 1,78 ELCA
Biodiesel de soja 2,05 ELCA
Biodiesel de colza 2,10 CED,PNAS,CONCAWE
Etanol de maz 0,88-1,22 ERG,EBAMM
Biodiesel de soja 2,55 GREET
Etanol de paja 1,02-2,62 Energy Accounting method
Etanol celulosico 6,70-8,23 ERG,EBAMM
Etanol de paja 5,79 EBAMM
Biodiesel de algas 1,1 GREET
NET: Net Energy Ratio
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COSTE DE LOS BIOCOMBUSTIBLES
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COSTE DE BIOCOMBUSTIBLE A PARTIR DE
DIFERENTE GENERACIN
Materia prima ConversinOperacin y mantenimiento
Productos qumicos
Energa
Excepto en Brasil con la produccin de bioetanol con la caa de azcar,
la produccin de biocombustibles de primera generacin son
subvencionadas.
Con el aumento de la demanda de materias primas, se produce un
aumento del precio de esta, como ocurri en EEUU con el maz.
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COSTE DE BIOCOMBUSTIBLES COMPARADOS
CON COMBUSTIBLES DE ORIGEN FSIL.
Tipo de combustible Precio $/Galn
Gasolina 3,37
Diesel 3,46
Gas Natural convencional 2,13
Etanol E85 3,14
Biodiesel B20 3,95
Biodiesel B99/100 4,2
Etanol de maz 2,12
Etanol de paja 4,53
Etanol de miscanto 2,74
Etanol de paja de maz 2,62
Biodiesel de alga 9-40
Galn = 3,7854118 litros
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COSTES
Algas: El mayor coste procede de suministro de carbono, la cosecha y el agua,
as como la infraestructura y mezclas.
En cuanto a la produccin de biometano, el mas barato es el extrado a travs
de FORSU (Fraccin Orgnica de Residuos Slidos Urbanos).
Si se mejorara el proceso de conversin podra provocar gran abaratamiento
de los costes.
LGE: Litro de gasolina equivalente
Tipo de biocombustible Coste en LGE
Etanol de Brasil $0,30/LGE
Etanol de maz $0,60-$0,80/LGE
Etanol de remolacha $0,60-$0,80/LGE
Etanol de trigo $0,60-$0,80/LGE
Etanol lignocelulsico $1/LGE
Grasa animal $0,40-$0,50/LGE
Trasnsesterificacin oleaginosas $0,60-$0,80/LGE
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CONCLUSIONES
Papel importante en el futuro de los biocombustibles.
Cada generacin tiene sus propias ventajas e inconvenientes.
Importante que la materia prima para la produccin de biocombustibles sea generada
en el propio pas.
No comprometer el suministro de alimentos.
La disponibilidad de produccin de materias primas para biocombustibles depende de:
la ubicacin geogrfica, condicin econmica de la poblacin y de la demanda en los
combustibles y alimentos.
Primera generacin, no son aptos por la controversia entre alimento-combustible
generada.
Importante el avance tecnolgico incluso en ingeniera gentica de las materias primas
o microbios de conversin.
Los GEI disminuyen en segunda y tercera generacin y an mas en cuarta generacin.
En costos, los de primera generacin obtienen mejor resultado, siendo mas baratos.
El futuro pasa por la combinacin de produccin de las cuatro generaciones.
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Gracias por
su atencin
Realizado por:
Ruiz Rodrguez, Isaac
Sjar Rodrguez, Francisco Jos