Desaf os de innovaci n para el desarrollo sustentable del bioetanol en las am ricas
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Desaf os de innovaci n para el desarrollo sustentable del bioetanol en las am ricas

"Desafíos de innovación para el desarrollo sustentable del bioetanol en las Américas”


Desaf os de innovaci n para el desarrollo sustentable del bioetanol en las am ricas1

“Desafíos de innovación para el desarrollo sustentable del bioetanol en las Américas”


Desaf os de innovaci n para el desarrollo sustentable del bioetanol en las am ricas

Asegurar el futuro de nuestros ciudadanos promoviendo la prosperidad humana, la seguridad energética y la sostenibilidad ambiental

Seguridad

Energética

Seguridad

Alimentaria

Sostenibilidad Ambiental

Agricultura y Vida Rural

Quinta Cumbre de las Américas. Declaración de Compromiso de Puerto España.

http://www.summit-americas.org/V_Summit/decl_comm_pos_sp.pdf


Seguridad energ tica

Seguridad Energética

Sostenibilidad Ambiental

4. (…) promover un acceso adecuado

y sostenible a la energía, los alimentos y el agua y manejar responsablemente nuestro medio ambiente.

Vulnerabilidad, Sustentabilidad, Adaptación y

Mitigación

Quinta Cumbre de las Américas. Declaración de Compromiso de Puerto España.

http://www.summit-americas.org/V_Summit/decl_comm_pos_sp.pdf


Desaf os de innovaci n para el desarrollo sustentable del bioetanol en las am ricas

“Sembrando innovación para cosechar prosperidad”

DECLARACIÓN DE MINISTROS DE AGRICULTURA, SAN JOSÉ 2011

Encuentro de Ministros de Agricultura de las Américas 2011

http://www.iica.int/Esp/prensa/Documents/JIA2011Declaracion_esp.pdf

  • … promover la innovación es vital para:

    • incrementar e intensificar la producción y la productividad,

    • mejorar los ingresos,

    • reducir pobreza e inequidad,

    • disminuir el impacto ambiental del sector agroalimentario,

    • responder a desastres naturales,

    • incrementar el acceso a nuevas tecnologías,

    • adaptarse al cambio climático y, consecuentemente,

    • alcanzar la seguridad alimentaria y la calidad de vida para todos nuestros ciudadanos.


Desaf os de innovaci n para el desarrollo sustentable del bioetanol en las am ricas

“Sembrando innovación para cosechar prosperidad”

DECLARACIÓN DE MINISTROS DE AGRICULTURA, SAN JOSÉ 2011

Encuentro de Ministros de Agricultura de las Américas 2011

http://www.iica.int/Esp/prensa/Documents/JIA2011Declaracion_esp.pdf

  • Compromiso

    Estimular innovaciones en diferentes tipos de agroenergía que contribuyan a diversificar la matriz energética y a reducir el impacto ambiental negativo.


Desarrollo sostenible

Desarrollo sostenible

“El futuro que queremos”. Resolución aprobada por la Asamblea General de las Naciones Unidas. A/RES/66/288. 123ª sesión plenaria del 27 de julio de 2012.

(…) un crecimiento sostenido, inclusivo y equitativo, creando mayores oportunidades para todos, reduciendo las desigualdades, mejorando los niveles de vida básicos, fomentando el desarrollo social equitativo y la inclusión, y promoviendo la ordenación integrada y sostenible de los recursos naturales y los ecosistemas, (…)


Desaf os de innovaci n para el desarrollo sustentable del bioetanol en las am ricas

La agricultura está llamada a jugar un papel preponderante para el futuro de la humanidad, pues producirá los alimentos, las fibras y gran parte de la energía que se necesitará para vivir, y puede hacer importantes contribuciones a la conservación de los recursos naturales y la biodiversidad.

Síntesis del documento técnico elaborado por el IICA con aportes de profesionales de la República Argentina en apoyo al Encuentro de Ministros de Agricultura de las Américas 2013. Se agradecen los aportes de otros países miembros y expertos en el tema. Lea el documento completo en la dirección: http://go.iica.int/dt-agua-esp


Estrecha vinculaci n entre energ as renovables y desarrollo sustentable

Estrecha vinculación entre energías renovables y desarrollo sustentable

Summary for Policy Makers (SPM):http://srren.ipcc-wg3.de/

Source: The Working Group III Mitigation of Climate Change of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Summary for Policymakers of the Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation (SRREN), approved at 11th Session of Working Group III, May 9th 2011, in Abu Dhabi, United Arab Emirates.

Históricamente, el desarrollo económico ha sido fuertemente correlacionado con el incremento del uso de energía y el crecimiento de las emisiones de GEI, y las ER pueden ayudar a optimizar esta relación, contribuyendo al desarrollo sustentable.


Desaf os de innovaci n para el desarrollo sustentable del bioetanol en las am ricas

Complejidad de las interacciones dinámicas entre la sociedad, la energía y el ambiente, asociada con la bioenergía

Alimento, forraje, fibra y combustible

Macro Escala

  • Biodiversidad

Source: The Working Group III Mitigation of Climate Change of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Summary for Policymakers of the Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation (SRREN), approved at 11th Session of Working Group III, May 9th 2011, in Abu Dhabi, United Arab Emirates.


Los mensajes claves de mitigaci n acerca de agricultura

Los mensajes claves de mitigación acerca de agricultura.

Grupo de Trabajo III. Resumen para Diseñadores de Políticas: Mitigación del Cambio Climático. Resumen sujeto a la aprobación por los delegados de todos los gobiernos participantes. 2014. Disponible en inglés: http://report.mitigation2014.org/spm/ipcc_wg3_ar5_summary-for-policymakers_approved.pdf

El sector de agricultura, silvicultura y otros usos del suelo representa alrededor del 25% de las emisiones netas antropogénicas de GEI.

Las políticas que rigen las prácticas agrícolas, y la conservación y manejo de bosques son más eficaces cuando se involucran tanto a la mitigación como la adaptación.

La bioenergía puede jugar un papel fundamental para la mitigación; sii sostenibilidad de las prácticas y la eficiencia de los sistemas de bioenergía.


Cambio clim tico lo que las am ricas pueden y deben hacer

“Cambio Climático: Lo que las Américas Pueden y Deben Hacer”

Discurso para la Cátedra de las Américas de la Organizacion de Estados Americanos

Washington D.C., 13 de mayo 2011

Declaración de la secretaria ejecutiva Christiana Figueres

Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático

Hacer caso omiso de las oportunidades de mitigación en el sector energético conlleva claramente una serie de peligros inherentes.

Si no se aprovechan y apoyan las oportunidades para energías renovables, los países en desarrollo del continente americano intensificarán su capacidad de generación de energía con combustibles fósiles a medida que desarrollan rápidamente su infraestructura.


Desaf os de innovaci n para el desarrollo sustentable del bioetanol en las am ricas

PLAN ESTRATÉGICO IICA 2010-2020Contexto y objetivos estratégicos para el sector agrícola relacionados con cambio climático, recursos naturales y energía

Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura. Plan Estratégico 2010-2020: síntesis / IICA – San José, C.R.:IICA, 2011. http://www.iica.int/esp/dg/Documentos%20Institucionales/PE_2010_2020_espanol.pdf

  • Contexto:

    • La vulnerabilidad climática tiene estrecha relación con la agricultura.

    • Aumenta la demanda por productos de la agricultura, para fines no alimentarios: agroenergía, aceites industriales, medicina e industria textil, entre otros.

  • Objetivo estratégico:

    • Mejorar la capacidad de la agricultura para mitigar y adaptarse al cambio climático y utilizar mejor los recursos naturales.


Desaf os de innovaci n para el desarrollo sustentable del bioetanol en las am ricas2

“Desafíos de innovación para el desarrollo sustentable del bioetanol en las Américas”


Compromiso del iica con la innovaci n para el desarrollo de las am ricas

Compromiso del IICA con la innovación para el desarrollo de las Américas

  • La GCARD2 (2012) se estructuró a partir de tres grandes temas:

    • más y mejores alianzas;

    • la relevancia de la prospectiva; y

    • el desarrollo de capacidades.

  • El IICA busca potenciar el papel de la innovación en los diversos ámbitos del desarrollo agroalimentario, labor que ejecuta en conjunto con los países.

Nota técnica del IICA para GCARD 2012 - Segunda Conferencia sobre Investigación Agropecuaria para el Desarrollo

Prospectiva y Alianzas para la Innovación e Impacto en la Agricultura Familiar”.

http://www.iica.int/Esp/Programas/Innovacion/Documentos%20de%20Tecnologa%20e%20Innovacin/Boletin%20GCARD2_es.pdf


La innovaci n como soluci n a los retos de la agricultura

La innovación como solución a los retos de la agricultura

  • Para avanzar hacia una agricultura competitiva, sustentable e inclusiva.

  • Para enfrentar los desafíos asociados a la mitigación y al cambio climático, y a la seguridad alimentaria.

  • Para la gestión del riesgo.

  • Existe innovación cuando hay apropiación social; el conocimiento es llevado al mercado; y los nuevos desarrollos o cambios se traducen en respuestas a las necesidades de las personas y la sociedad.

IICA,2012. Situación y desempeño de la agricultura en ALC desde la perspectiva tecnológica 2012/ IICA. San José, C.R. http://repiica.iica.int/docs/B2951E/B2951E.PDF


Escenario de la innovaci n desaf os globales

Escenario de la innovación: desafíos globales

Fuente:La innovación en la agricultura: un proceso clave para el desarrollo sostenible. Posicionamiento institucional del IICA Autor:  IICA - Preparado por French, J, Montiel, K y Palmieri, V

Aumento de la población

El impacto del CC

Las emisiones de GEI

Rápido desarrollo de economías emergentes

Creciente inestabilidad en torno a la escasez de tierra, agua y energía


Din mica del sistema de innovaci n

Dinámica del sistema de innovación

Fuente:La innovación en la agricultura: un proceso clave para el desarrollo sostenible. Posicionamiento institucional del IICA Autor:  IICA - Preparado por French, J, Montiel, K y Palmieri, V


Sistema regional de innovaci n

Sistema Regional de Innovación

PROCINORTE

CARDI

PROMECAFE

CATIE

PROCITROPICOS

SICTA

PROCISUR

Centros CGIAR CIAT, CIP, CIMMYT, IFPRI, Bioversity

Agencias de I&D de los países desarrollados


Desaf os de innovaci n para el desarrollo sustentable del bioetanol en las am ricas3

“Desafíos de innovación para el desarrollo sustentable del bioetanol en las Américas”


Oportunidades y desaf os en los biocombustibles

Oportunidades y Desafíos en los biocombustibles

Gazzoni, Decio Luiz. Biocombustibles y alimentos en América Latina y el Caribe / Decio Luiz Gazzoni – San José, C.R.: IICA, 2009. 118 p.; 21.5 x 28 cm. http://www.iica.int/Esp/conocimiento/infoRecurso/Paginas/Publicaciones.aspx

Para mantener la competitividad de los sistemas de producción de biocombustibles, será fundamental que se muestren avances tecnológicos en tres grandes vertientes:

En la producción de materia prima

En los procesos de transformación

En los motores y generadores de energía


Desaf os de innovaci n para el desarrollo sustentable del bioetanol en las am ricas

Oportunidades y Desafíos en los biocombustibles

Gazzoni, Decio Luiz. Biocombustibles y alimentos en América Latina y el Caribe / Decio Luiz Gazzoni – San José, C.R.: IICA, 2009. 118 p.; 21.5 x 28 cm. http://www.iica.int/Esp/conocimiento/infoRecurso/Paginas/Publicaciones.aspx

  • En la producción de materia prima se requiere:

    • Alta densidad energética, como también un favorable balance energético

    • Fácil producción, almacenamiento y transporte

    • Sin conflictos en la producción de alimentos  la celulosa y la hemicelulosa


Desaf os de innovaci n para el desarrollo sustentable del bioetanol en las am ricas

Oportunidades y Desafíos en los biocombustibles

Gazzoni, Decio Luiz. Biocombustibles y alimentos en América Latina y el Caribe / Decio Luiz Gazzoni – San José, C.R.: IICA, 2009. 118 p.; 21.5 x 28 cm. http://www.iica.int/Esp/conocimiento/infoRecurso/Paginas/Publicaciones.aspx

  • En los procesos de transformación:

    • Mayor eficiencia

    • Bajo costo

    • Reducido impacto ambiental

    • Seguridad para almacenamiento, transporte y uso


Desaf os de innovaci n para el desarrollo sustentable del bioetanol en las am ricas

Oportunidades y Desafíos en los biocombustibles

Gazzoni, Decio Luiz. Biocombustibles y alimentos en América Latina y el Caribe / Decio Luiz Gazzoni – San José, C.R.: IICA, 2009. 118 p.; 21.5 x 28 cm. http://www.iica.int/Esp/conocimiento/infoRecurso/Paginas/Publicaciones.aspx

  • En los motores y generadores de energía:

    • Mejora progresiva en los actuales motores para la adaptación

    • a celdas de energía con capacidad para ser movidos con alcoholes

    • e hidrógeno.


Desaf os de innovaci n para el desarrollo sustentable del bioetanol en las am ricas

Escenario bioenergético de innovación: Recursos genéticos de diversa complejidad biológica para la producción de bioenergía y la mitigación del cambio climáticoFuente: Elaboración propia.


Biocombustibles de segunda generaci n

Biocombustibles de segunda generación

  • Evitaría muchas de las consecuencias adversas de los biocombustibles de la 1ª generación:

    • No competirían directamente por alimentos

    • Causarían menor impacto ambiental

    • Mayor energía producida por hectárea

  • Sin embargo, los biocombustibles de 2a generación actualmente:

    • No son competitivos y

    • Las expectativas sobre los costos y la energía producida por unidad de superficie varía dependiendo de la materia prima utilizada.


Biocombustibles de segunda generaci n1

Biocombustibles de segunda generación

Representan un cambio en la tecnología de conversión que permite reemplazar las azúcares, el almidón y los aceites de las materias primas utilizadas por la primera generación, por diversas formas de biomasa lignocelulósica.

Dejarían atrás el dilema biocombustibles vs. alimentos, además de representar una mayor participación potencial en la matriz energética y un avance significativo en términos de balance de carbono.


Estructura de la celulosa

Estructura de la celulosa

Genomic Science Program, Department of Energy, US

http://genomics.energy.gov/gallery/gtl/detail.np/detail-36.html


Etapas en la producci n bioqu mica de etanol celul sico

Etapas en la producción bioquímica de etanol celulósico

Fuente: Situación de los Biocombustibles de 2da y 3era Generación en América Latina y Caribe. Cristina M. M. Machado

http://www.procitropicos.org.br/portal/newbb/dl_attachment.php?attachid=1282647161&post_id=34


Desaf os de innovaci n para el desarrollo sustentable del bioetanol en las am ricas

Grado de importancia de características físico-químicas de la biomasa para diferentes tecnologías en la producción de biocombustibles

+++ mucha importancia; ++ media importancia; + poca importancia

Fuente:Situación de los Biocombustibles de 2da y 3era Generación en América Latina y Caribe. Cristina M. M. Machado

http://www.procitropicos.org.br/portal/newbb/dl_attachment.php?attachid=1282647161&post_id=34


7 programa marco de cooperaci n internacional de la uni n europea con pa ses en desarrollo

7º Programa Marco de Cooperación Internacional de la Unión Europea con Países en Desarrollo

Nuevasmateriasprimas y proceso de transformacióninnovadorpara un desarrollomássustentable y producción de etanollignocelulósico

“BABETHANOL”

www.babethanol.com

Start of the project: 01/05/2009

End of the project by April 2013


Las instituciones participantes

Las instituciones participantes

  • EUROPA

    INPT -Institut National Polytechnique de Toulouse, Lab. de Chimie Agroindustrielle , Francia (Institución Líder del Proyecto)

    INSA -Institut National de Sciences Appliquées, Lab. d’Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés, Francia

    CIEMAT- Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas, España

    VTT -Valtionteknillinentutkimuskeskus, Finlandia

    Università degli Studi di Udine DiSA, Dipartimento di Scienze Agrarie

    ed Ambientali, Italia

    APYGEC, Francia


Las instituciones participantes1

Las instituciones participantes

  • LATINOAMERICA

    UNAM - Universidad Nacional Autónoma de México, Fac. Química

    UCR - Universidad de Costa Rica, Laboratorio de Química Bio-orgánica

    UAE – Universidad Agraria de Ecuador, Fac. de Ciencias Agrarias

    CMM – Centro Mario Molina, México

    CRT – Consejo Regulador de Tequila, México

    PALMA TICA, Costa Rica

    PROCAZUCAR S.A., México

    PROCISUR, Cono Sur


Objetivos de babethanol

Objetivos de BABETHANOL

Desarrollar una nueva alternativa para el proceso de transformación de materias primas lignocelulósicas en la producción de etanol.

Enfocar el estudio para que sus resultados puedan ser incluidos en las matrices energéticas nacionales.

Contribuir a un desarrollo más sustentable de los biocombustibles renovables.

Proponer, al final del proyecto, los mejores parámetros biológicos para obtener etanol con el mejor rendimiento de conversión al menor costo de material biológico.


El foco innovador del proyecto

El foco innovador del proyecto

El proyecto BABETHANOL propuso desarrollar y probar hasta la escala piloto semi-industrial, un nuevo concepto que permite la integración del pre-tratamiento (CES) e hidrólisis enzimática completa de la biomasa lignocelulósica.


El concepto del proyecto

El concepto del proyecto

El nuevo proceso denominado CES :Extrusión – Sacarificación Combinada sebasa en el concepto de desintegración mecánica de la matriz de biomasa por extrusión, para favorecer la hidrólisis enzimática de la hemicelulosa y la celulosa.


Desaf os de innovaci n para el desarrollo sustentable del bioetanol en las am ricas

Las ventajas de CES (Extrusión – Sacarificación combinada) en comparación con las actuales tecnologías serán:

  • Menor consumo de energía termal y agua (menor T°, hidrólisis en condiciones de baja humedad).

  • Sin consumo ácido y reactivos de neutralización (más bajo en materias primas).

  • Sin corrosión (más bajo en mantenimiento y costo de capital en equipamiento).

  • Sin residuos tóxicos y reciclaje / tratamiento de residuos (más bajo en materias primas y costo de capital en equipamiento).

  • Integración de procesos (más bajo en costo de capital en equipamiento).


Characterization of the 4 feedstock

Characterization of the 4 feedstock

LCA (Laboratoire de Chimie Agro-Industrielle)


Characterization of the 4 feedstock1

Characterization of the 4 feedstock

  • The samples of BAB – Blue Agave Bagasse were supplied by CRT (ConsejoRegulador del Tequila).

  • The samples of POEFB – Palm Oil Empty Fruit Buncheswere supplied by UCR from the residues obtained at PALMATICA (Costa Rican palm oil manufacturer).

  • The samples of OMH – Olive Milled Husks were supplied by CIEMAT from a local olive oil producer.

  • The samples of CC - Corn Cob were supplied by INPT from a local farming production.


Characterization of the 4 feedstock2

Characterization of the 4 feedstock

  • All the biomasses show cotents of C and Hc, except OMH wich shows lower contents of C and Hc and higher content of L.

  • Consequently, OMH is a poor candidate for the conversion to bio – ethanol.

  • OMH has been replaced it by Barley Straw (BS) wich shows good carbohydrate contents in the same range as BAB, POEF and CC.

CC= Corn cob; BAB= Blue Agave Bagasse; OMH= Olive Oil Milled Husk; POEFB= Palm Oil Empty Fruit Brunches. CIEMAT – UCR: NREL Methodology (National Renewable Energy Laboratory)

INPT – UNAM: Van Soest and Wine‘s method. Priciple vegetal matter = L + C + Hc + minerals + others


Sugar release from extruded barley straw biomass by enzymatic hydrolysis

Sugar release from extruded barley straw biomass by enzymatic hydrolysis

  • OBJECTIVE:To evaluate the ability of extrusion pretreatment to enhance sugar production from barley straw biomass by enzymatic hydrolysis with commercial enzymes.

  • The final objective is to maximize the hydrolysis yield of glucans and xylans to fermentable sugars for further conversion to ethanol by studying extrusion configuration.

  • Metodology:

  • NaOH- extrusion + neutralization

    • Screw speed = 150 rpm

    • Temperature = 68ºC

    • %NaOH/DM = 7.5

  • CONCLUSION

  • Extrusion pretreatment has been proved as an effective method to improve fermentable sugars production by enzymatic hydrolysis of barley straw biomass.


Treatment effect on lignocellulosic biomass u de toulouse unam ucr

TreatmenteffectonlignocellulosicbiomassU de Toulouse - UNAM – UCR

A thermo – mechanico – chemical pre-treatment in twin-screw extruder using alkali solution as catalyst allows preparing the cellulosic matter in a really goodconfiguration.

PHOTO: CIEMAT – BUDAPEST UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND ECONOMICS


El rol de procisur iica 2 013 2014

El Rol de PROCISUR/IICA2013 - 2014

  • Desarrollar un catálogo de las mejores materias primas lignocelulósicas candidatas para la producción de etanol en los países miembros de PROCISUR (Argentina, Brasil, Chile, Paraguay y Uruguay), tomando en cuenta:

    • Disponibilidad

    • Composición química

    • Concentración geográfica

  • Elotes vacíos (CC); podas de los viñedos y de las huertas; hojas y bagazo de la caña de azúcar; residuos industriales del eucalipto; residuos de campo como rastrojo maíz y paja de trigo.


Muchas gracias

Orlando Vega Charpentier. Especialista en Energías Renovables

Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura (IICA)

Tel: (506) 2216 – 0314

Fax: (506) 2216 – 0139

[email protected]

Muchas Gracias!!


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