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PERSPECTIVAS DE LOS BIOCARBURANTES

SIMPOSIUM INTERNACIONAL: ENERGÍA Y SOSTENIBILIDAD. PERSPECTIVAS DE LOS BIOCARBURANTES. Mercedes Ballesteros Perdices Jefe de la Unidad de Biomasa División de Energías Renovables Departamento Energía CIEMAT. Madrid, 16 de junio 2008. BIOMASA COMO RECURSO ENERGÉTICO.

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PERSPECTIVAS DE LOS BIOCARBURANTES

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  1. SIMPOSIUM INTERNACIONAL: ENERGÍA Y SOSTENIBILIDAD PERSPECTIVAS DE LOS BIOCARBURANTES Mercedes Ballesteros Perdices Jefe de la Unidad de Biomasa División de Energías Renovables Departamento Energía CIEMAT Madrid, 16 de junio 2008

  2. BIOMASA COMO RECURSO ENERGÉTICO Recurso energético abundante Producción total de biomasa en la biosfera 220 x 109 toneladas al año  3,2 x 1018 Kj/año • BIOMASA COMO RECURSO ENERGÉTICO • Permite un cierto grado de almacenamiento • Flexible: Se transforma de varias maneras • Se dirige a diferentes usos

  3. PROCESOS TRANSFORMACIÓN • APLICACIONES DE LA ENERGÍA DE LA BIOMASA • TÉRMICA • GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD • BIOCARBURANTES

  4. SITUACIÓN ACTUAL • Sector transporte • 30% del consumo energético en la UE • 21% de las emisiones de efecto invernadero • Dependencia en combustibles fósiles: • 98% del total • Alto nivel de importaciones

  5. EMISIONES DE GEI EN LA UE-25 POR SECTORES

  6. ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS OPCIONES:Biocombustibles, gas natural, hidrógeno, coches eléctricos, coches híbridos, metanol, dimetileter, diesel (gas), GLP. CRITERIOS:Precio, distribución, inversiones, medioambiente, seguridad de suministro Sólo 3 opciones tienen un volumen potencial de más del 5% Hidrógeno Biocarburantes Gas natural

  7. SITUACIÓN ACTUAL • Legislación - Directiva sobre biocarburantes- Mayo 2003 (2% en 2005 y 5,75% en 2010) - Directiva sobre imposición de productos energéticos- Oct. 2003 (permite reducir o eliminar el impuesto de hidrocarburos) • Iniciativas recientes - Decisión de Consejo de Marzo de 2007 proponiendo un 10% de sustitución en 2020 - Propuesta de BIOFRAC del 25% de sustitución en 2030

  8. EMISIONES DE CO2 PREVISTAS EN LA UE (PERIODO 1990-2030)

  9. PRODUCCIÓN MUNDIAL DE BIOCARBURANTES Los biocarburantes más usados en transporte son bioetanol y biodiesel El mercado del etanol es 10 veces mayor que el del biodiesel La producción de biocarburantes está muy concentrada

  10. INDUSTRIA DE BIOCARBURANTES BASADA EN CULTIVOS TRADICIONALES • Materias ricas en azúcar: maíz, caña de azúcar, cereal, remolacha • Oleaginosas: soja, colza, girasol, palma • MATERIA PRIMA EN COMPETENCIA CON LOS • PRODUCTOS ALIMENTARIOS

  11. MALA IMAGEN MEDIÁTICA • Muchas voces en contra de los biocarburantes… • ■ Preocupación por los precios de los alimentos, deforestación, disponibilidad de agua, dudas acerca del balance de CO2, etc.■ Publicaciones de la FAO y la OCDE■ Posición de las ONGs • …que deben ser analizadas

  12. LA CERTIFICACIÓN ES PARTE DE LA SOLUCIÓN La Comisión Europea establecerá requisitos “muy estrictos” en la producción de biocarburantes para evitar cualquier impacto medioambiental o social negativo. ■ Certificación obligatoria o los biocarburantes no contabilizarán o no tendrán incentivos fiscales ■ Mínimo porcentaje de reducción de GEI (valor o método de cálculo estándar) ■ No incentivar el cambio del uso de la tierra en zonas de alta biodiversidad

  13. HOJA DE RUTA DE LAS TECNOLOGÍAS Fuente: Biofuels in the EU: A vision for 2030 and beyond

  14. ¿Por qué B2G? • No competencia con el sector alimentario • Mayor rango de materias primas • Mayores rendimientos por hectárea • Mayores rendimiento energéticos • No existe una clara división entre biocarburantes de 1ª y 2ª generación • Se puede considerar como biocarburantes de 2ª generación • aquellos que: • Utilizan materias primas no convencionales (ej. Lignocelulosa) • Se obtienen a partir de procesos complejos (ej. Fischer-Tropsch)

  15. RUTAS DE CONVERSIÓN

  16. SITUACIÓN DE LOS PROCESOS

  17. PROCESO BTL

  18. INSTALACIONES (15-45 Mw térmicos) DE BTL EN EUROPA CHOREN INDUSTRIES (Alemania): Madera CHEMREC A.B. (Suecia): Utiliza las lejías negras ECN & SHELL (Holanda): Diversas materias primas VARNAMO IGCC (Suecia): Madera GUISSING CHP (Austria): Materiales herbáceos

  19. Pretratamiento Xilosa Fermentación Generación de calor y electricidad OBTENCIÓN DE ETANOL MEDIANTE HIDRÓLISIS ENZIMATICA Biomasa Lignocelulósica celulasas Microorganismo fermentativo Recuperación de producto Hidrólisis enzimática Fermentación ETANOL

  20. Celulosa Pretratamiento Lignina Hemicelulosa PRETRATAMIENTO DE LA BIOMASA LIGNOCELULÓSICA • OBJETIVOS: • Bajo consumo energético • Bajos costes de inversión • Versatilidad • Reactivos baratos • Desarrollo comercial

  21. Celulosa Hidrólisis Enzimática Pretratamiento Lignina Hemicelulosa HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA • OBJETIVOS: • Incrementar la tasa de conversión (enzimas más activas) • Utilizar menos enzimas (nuevas mezclas) • Enzimas más baratas (nuevos microorganismos)

  22. Celulosa Hidrólisis Enzimática Pretratamiento Fermentación Lignina FERMENTACIÓN A ETANOL Hemicelulosa • OBJETIVOS: • Buenos rendimientos en producción de etanol • Resistencia a inhibidores • Capaces de utilizar todos los azúcares (C5 y C6)

  23. OBTENCIÓN DE ETANOL COMBUSTIBLE – PROCESO CIEMAT Molienda: Tamaño de partícula entre 15-30 mm Pretratamiento: Autohidrólisis con agua (190-230ºC, 1-10 min) Hidrólisis y fermentación simultáneas a 42ºC y 72 h: Celulasas comerciales y microorganismo termotolerante (Kluyveromyces marxianus CECT 10875) Condiciones de proceso: Concentración inicial de sustrato: 10% Carga enzima: 15 FPU/g celulosa Rendimiento en glucosa: 70% Rendimiento en xilosa: 50% Concentración de etanol 2-3 % (p/p) Y PROCESO APROX. 6 kg biomasa/litro etanol

  24. OBTENCIÓN DE ETANOL COMBUSTIBLE – PROCESO CIEMAT Molienda: Tamaño de partícula entre 15-30 mm Pretratamiento: Autohidrólisis (190-230ºC, 1-10 min) Hidrólisis y fermentación simultáneas a 42ºC y 72 h: Celulasas comerciales y microorganismo termotolerante (Kluyveromyces marxianus CECT 10875) Condiciones de proceso: Concentración inicial de sustrato: 10% 20% Carga enzima: 15 FPU/g celulosa 5 FPU/g Rendimiento en glucosa: 70% 90% Rendimiento en xilosa: 50% 70% Concentración de etanol 2-3 % (p/p) 4% Y PROCESO APROX. 7 kg biomasa/litro etanol 5 kg/l

  25. PLANTAS DE DEMOSTRACION DE BIOETANOL DE 2ª GENERACIÓN POR VÍA BIOQUÍMICA EN EUROPA

  26. BIOETANOL LIGNOCELULOSICO EN EE.UU. ¿UNA REALIDAD? • POET (Iowa) 35 mm gal/año • Iogen Biorefineries Inc. (Idaho) 250 MM gal/año • Abengoa Bioenergy (Kansas) 11,4 MM gal/año + ee • ALICO Inc. (Florida) 13,9 MM gal/año + ee + H2 • Range Ful Inv. (Georgia) 40 MM gal/año + 9 MeOH • BlueFire Inc. (California) 90 MM gal/año

  27. REFLEXIONES FINALES • Las tecnologías de segunda generación están en el camino hacia la comercialización • Existen necesidades de avances tecnológicos que reduzcan los costes de producción del bioetanol para que sea competitivo con la gasolina • La investigación básica, aplicada, el desarrollo y la demostración deben realizarse de manera coordinada

  28. ¡¡¡Muchas gracias por su atención¡¡¡ m.ballesteros@ciemat.es

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